CN102661162B - 一种采煤工作面直线度控制方法 - Google Patents

Abstract

一种采煤工作面直线度控制方法，测距仪和角度传感器安装在液压支架的顶梁上，测距仪用于测量液压支架与煤壁之间的距离，角度传感器用于检测液压支架顶梁的姿态；支架控制器安装在液压支架上，用于液压支架的状态检测与动作控制。液压支架与刮板运输机通过销耳连接，通过液压支架的推溜控制，实现刮板运输机的移动。液压支架在移架过程中，通过测距仪检测液压支架与煤壁之间的距离，并进行液压支架移架行程的控制，使工作面执行完移架后的液压支架与煤壁保持相同的距离，从而实现工作面液压支架直线度的控制，通过工作面液压支架的推溜动作，可以实现刮板运输机直线度控制，从而实现整个工作面的直线度控制。

Description

一种采煤工作面直线度控制方法

技术领域

本发明涉及一种采煤工作面直线度控制方法，尤其涉及一种用于煤矿井下综采工作面液压支架和刮板运输机直线度控制的方法。

背景技术

综采工作面有采煤机、刮板运输机和液压支架等设备构成，刮板运输机是由一节一节溜槽连接起来构成的，由刮板运输机的连接孔和液压支架推移杆连接头通过销子固定连接，通过液压支架推移千斤顶的伸缩动作，现实刮板运输机的移动。因此，刮板运输机的姿态完全由液压支架的推溜和拉溜动作来控制，液压支架在工作面受到刮板运输机约束，是一个相互之间没有约束的浮动系统，实现工作面液压支架和刮板运输机的直线度控制较为困难。由于采煤机是以刮板运输机为轨道运行的，所以在推溜以后要求刮板运输机具有较好的直线度，以保证采煤机割煤质量。目前，液压支架手动系统工作面全部靠人工进行液压支架的推溜或拉溜来进行刮板运输机的调直控制，液压支架电液控制系统采用行程传感器进行液压支架的推移控制，但由于刮板运输机的连接孔为U形的，它与液压支架的推移杆连接头的连接存在较大的间隙，在液压支架推移动作过程中由于行程传感器误差积累和与运输机连接销耳之间间隙的影响，导致刮板运输机推移参差不齐，还需要人工进行调整，降低了生产效率。合理的控制刮板运输机的运行姿态，有利于提高生产设备使用寿命，提高煤炭生产质量和效率，工作面刮板运输机直线度控制也是综采自动化工作面必须解决的问题。为此，急需研制工作面直线度控制系统。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种采煤工作面直线度控制方法，所述测距仪和角度传感器安装在液压支架顶梁上，支架控制器安装在液压支架上，测距仪、角度传感器可以通过连接器与支架控制器连接。在液压支架进行移架动作时，依据液压支架与煤壁之间的距离(或液压支架与煤壁之间距离的变化量)进行液压支架移架行程控制，最终达到理想的效果。本系统通过在液压支架顶梁上安装的测距仪，测量液压支架与煤壁之间的距离(或液压支架与煤壁之间距离的变化量)，以确定液压支架的推移步距。

通过液压支架电液控制系统实现对工作面液压支架和刮板运输机直线度控制，以往的控制系统只在对液压支架自身控制，而要通过对相互分离的液压支架实现对液压支架和刮板运输机姿态控制要解决传感器精度、误差积累和液压支架与刮板运输机之间连接销耳误差等问题，成为较为复杂而难以解决的问题，为此，需要寻找液压支架和刮板运输机的唯一确定的参照物，采用工作面采煤机割出的煤壁可以解决该问题，液压支架和刮板运输机都相对煤壁做直线运行，因此，可以利用液压支架与煤壁之间的距离来控制液压支架和刮板运输机的姿态。由于采用测距仪外置安装在液压支架顶梁上，相对于常规的内置式干簧管行程传感器具有安装、维修、更换方便等优点，并具有较高的可靠性。

本发明的技术方案如下：

一种采煤工作面直线度控制方法，所述采煤工作面直线度包括液压支架直线度和刮板输送机直线度，其特征在于：在所述采煤工作面的液压支架顶梁上安装测距仪，用于测量所述液压支架与采煤工作面煤壁之间的距离；在所述采煤工作面的液压支架顶梁上安装角度传感器，用于检测所述液压支架顶梁的倾斜角度；所述液压支架上还安装有支架控制器，用来进行液压支架的动作控制与状态检测；所述测距仪、角度传感器电气连接所述支架控制器并将测量到的数据传输到所述支架控制器上；所述支架控制器根据所述角度传感器测量的数据调整液压支架顶梁的倾斜角度，并根据所述测距仪测量的数据进行液压支架移架行程的控制，以保证液压支架直线度；所述支架控制器控制液压支架进行推溜或拉溜动作，以保证刮板运输机的直线度。

所述液压支架有多个，每个液压支架的型号相同，每个液压支架上都配置有一个测距仪、一个角度传感器和一个支架控制器，其中所述测距仪、角度传感器和支架控制器的型号相同，且其在液压支架上的安装位置相同；在液压支架移架过程中，支架控制器通过测距仪得到液压支架与煤壁之间的距离值(或液压支架与煤壁之间距离的变化量)进行移架行程控制。

液压支架移架过程中，每台支架控制器通过角度传感器得到各液压支架顶梁的倾角，并随时对各液压支架的顶梁倾角进行调整，以保证液压支架顶梁与煤壁垂直，确保所测量的液压支架与煤壁之间的距离的准确性。

液压支架的推溜在所述工作面液压支架执行完移架后进行全行程推溜，以克服刮板运输机与液压支架之间的连接销耳误差。

本发明的优点在于：

1、根据测距仪与煤壁之间的距离变化量进行液压支架推移行程控制；

2、根据测距仪与煤壁之间的距离(或液压支架与煤壁之间距离的变化量)，进行液压支架及其刮板运输机的直线度控制；

3、本系统具有结构简单，成本低，可靠性高，安装、维护、使用方便等优点；

4、测距仪安装在液压支架顶梁上，可以有效的控制液压支架的推移行程，解决了行程传感器内置在推移千斤顶油缸中，一旦出现传感器故障，更换维修较为困难的问题；

5、每台液压支架的推移控制具有统一的参照点：煤壁，消除了现有液压支架安装在油缸中的行程传感器检测误差积累和刮板运输机与液压支架之间连接销耳误差的影响，在第一次割煤保证煤壁具有较好的直线度后，通过测量液压支架与煤壁的相对位置关系，并保持这种相对关系，从而达到工作面调直的目的。

附图说明

附图1为采煤工作面刮板运输机通过液压支架的推溜动作移动的示意图；

附图2为采煤工作面直线度控制系统连接示意图(仅示出三节溜槽和三架液压支架)。

附图标记如下：

1-煤壁；2-刮板运输机；3-液压支架；4-采煤机；5-支架控制器；6-推移千斤顶；7-溜槽；8-测距仪、9-角度传感器。

具体实施方式

一种根据本发明所述采煤工作面直线度控制方法的优选实施例。由于在工作过程中，采煤工作面基本为一条直线，因此，其相关的设备也应保持一定的直线度，本发明所述采煤工作面的直线度包括工作面中多个液压支架的直线度和其刮板输送机直线度。在本发明所述的采煤工作面直线度控制方法中，采煤工作面的直线度控制装置包括液压支架、刮板运输机、测距仪、角度传感器和支架控制器等。刮板运输机通常紧贴采煤工作面布置，采煤机在其上运行，其由多个溜槽组成，在刮板运输机的一侧设置有一组多个顺序布置的液压支架，用于支撑采煤工作面顶板，并随着采煤工作面的向前推进通过推移千斤顶推动刮板运输机向采煤工作面的煤壁方向移动，每个液压支架连接一个溜槽，从而将液压支架和刮板运输机联系起来。测距仪安装在液压支架顶梁上，用于检测液压支架与煤壁之间的距离，角度传感器同样设置在液压支架的顶梁上，用于检测液压支架顶梁的倾斜角度；液压支架上还安装有支架控制器，用来进行液压支架的动作控制与状态检测，其动作控制和状态检测的步骤和方法是本领域的公知常识，在此不予累述。在工作面中通常具有多个液压支架，优选每个液压支架上都设置有测距仪、角速度传感器和支架控制器，且其中的支架控制器互相电气连接，可以进行相互之间的数据传输和信号交流。

由于液压支架的推移过程也是液压支架相对于煤壁的移动，同时由于刮板运输机与液压支架通过销耳连接，随着液压支架的移动刮板运输机的位置也发生了迁移，因此，有效的控制整个工作面液压支架在移动过程中的直线度，就可以较好的控制刮板运输机的直线度，保证刮板运输机的直线度，也是保证采煤机割煤效果的前提，同时又为下一次进行工作面直线度控制创造了良好的条件，这样形成一个良性循环，可以实现工作面姿态控制。测距仪安装在液压支架顶梁上是为了保证在液压支架推移过程中，在测距仪和煤壁之间没有障碍无阻挡，以保证能够有效的测量到测距仪与煤壁之间的距离，每台液压支架安装的测距仪应面对煤壁安装，并保持与煤壁垂直摆放，每台测距仪在液压支架上的位置应一致，测距仪在进行测量时，应保证其姿态与工作面底板相对平直，其姿态可通过同样安装在顶梁上的角速度传感器获得，并通过支架控制器进行反馈调整，保证液压支架所处的位置与工作面煤壁垂直。为了消除因安装位置的影响，可以针对个别液压支架在相应的支架控制器中进行摆放位置误差的补偿，以确保测量精度。

液压支架的推移控制方法为：

在液压支架进行推移动作前，由支架控制器发出指令进行液压支架与煤壁之间的距离测量，并保存，由支架控制器发出液压支架的推移指令，并在动作过程中不断的读取液压支架与煤壁之间距离的变化，直到达到给定的目标行程。在进行液压支架移架过程中，应采用角度传感器进行液压支架顶梁姿态检测，以确保测距仪与工作面底板保持水平距离，以保证液压支架与煤壁之间距离的变化量与液压之间推移油缸的伸缩长度一致。

对液压支架推移行程控制多数采用内置行程传感器，由于井下工作面环境条件差，空间狭小，没有操作空间，因此，在行程传感器出现故障时很难进行故障处理和设备更换，采用测距仪安装在液压支架的顶梁上，采用外置方式，方便设备的检修与更换，提高了系统的可维性。

上述支架控制器根据获取的测距仪的测量数据对液压支架和刮板运输机直线度进行控制和调整，包括：

①在开始进行工作面调直前，首先将工作面找直，并进行采煤机割煤，并使采煤机割煤产生的煤壁平直，以便作为以后进行液压支架控制的参照标准；

②在工作面产生标准煤壁后，启动自动找直功能，在液压支架移架过程中，通过支架控制器控制液压支架平衡千斤顶动作，使液压支架顶梁处于与底板水平的状态；

③在液压支架进行移架过程，支架控制器不断读取测距仪数据，检测液压支架与煤壁之间的距离(或液压支架与煤壁之间距离的变化量)，当达到规定值时，结束液压支架的移架过程。

④每台液压支架都按照以上①-③执行移架过程，完成整个工作面液压支架的移架，实现工作面液压支架的直线度控制。

⑤液压支架在移架后，进行推溜/拉溜动作时全行程推溜/拉溜，由于液压支架的直线度以得到了保证，因此本次全行程推溜/拉溜动作的起始位置的直线度也同样得到了保证，这样就消除前次全行程推溜/拉溜动作时刮板运输机与液压支架之间连接销耳误差的影响，更好的实现了工作面刮板运输机直线度控制。

以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种采煤工作面直线度控制方法，首先将工作面找直，并进行采煤机割煤，并使采煤机割煤产生的煤壁平直，以便作为以后进行液压支架控制的参照标准，所述采煤工作面直线度包括液压支架直线度和刮板输送机直线度，其特征在于：液压支架有多个，刮板输送机由多个溜槽组成，每个液压支架连接一个溜槽，在采煤工作面的液压支架顶梁上安装测距仪，用于测量所述液压支架与采煤工作面煤壁之间的距离；在所述采煤工作面的液压支架顶梁上安装角度传感器，用于检测所述液压支架顶梁的倾斜角度；所述液压支架上还安装有支架控制器，用来进行液压支架的动作控制与状态检测；所述测距仪、角度传感器电气连接所述支架控制器并将测量到的数据传输到所述支架控制器上；所述支架控制器根据所述角度传感器测量的数据调整液压支架顶梁的倾斜角度，并根据所述测距仪测量的数据进行液压支架移架行程的控制，以保证液压支架直线度；所述支架控制器控制液压支架进行推溜或拉溜动作，以保证刮板运输机的直线度。

2.如权利要求1所述的一种采煤工作面直线度控制方法，其特征在于：每个液压支架的型号相同，每个液压支架上都配置有一个测距仪、一个角度传感器和一个支架控制器，其中所述测距仪、角度传感器和支架控制器的型号相同，且其在液压支架上的安装位置相同；在液压支架移架过程中，支架控制器通过测距仪得到液压支架与煤壁之间的距离值进行移架行程控制。

3.如权利要求2所述的一种采煤工作面直线度控制方法，其特征在于：液压支架移架过程中，每台支架控制器通过角度传感器得到各液压支架顶梁的倾角，并随时对各液压支架的顶梁倾角进行调整，以保证液压支架顶梁与煤壁垂直，确保所测量的液压支架与煤壁之间的距离的准确性。

4.如权利要求3所述的一种采煤工作面直线度控制方法，其特征在于：液压支架的推溜或拉溜动作在所述工作面液压支架在移架行程后进行，以克服刮板运输机与液压支架之间的连接销耳误差。