CN102852542A - 一种用于保护煤矿井下综采工作面支架护帮板的自动控制系统和自动控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于保护煤矿井下综采工作面液压支架护帮板的自动控制系统和自动控制方法，包括液压支架、支架控制器、接近开关、压力传感器、行程传感器，液压支架包括护帮板；接近开关安装在液压支架的顶梁上，压力传感器安装在液压支架用于控制护帮板的油缸中，行程传感器安装在护帮板上，支架控制器安装在液压支架上，支架控制器用来控制液压支架动作；接近开关、压力传感器、行程传感器用来检测液压支架的位置和状态信息，支架控制器与接近开关、压力传感器、行程传感器进行实时通讯，并根据液压支架的位置和状态信息控制液压支架的护帮板的动作。

Description

一种用于保护煤矿井下综采工作面支架护帮板的自动控制系统和自动控制方法

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下综采工作面液压支架护帮板的自动控制系统和自动控制方法，尤其涉及一种用于保护液压支架护帮板的自动控制系统和自动控制方法。 

背景技术

大采高综采工作面在我国被广泛使用，因其回收率高、安全性好、生产能力大等优点，被认为时我国厚煤层安全高效开采的主要采煤方法之一。但在大采高厚煤层工作面，支护煤壁的护帮板的伸出、收回状态目前没有准确的判断方法，当采煤机开过护帮板没有收回或收回不到要求行程的支架时，采煤机与支架容易发生碰撞事故；在大采高工作面中，随着工作面采高的增加，煤壁容易垮落大的煤块，不仅容易造成设备故障，而且容易砸伤作业人员；大采高的工作面中由于煤层高度大，只采用一级护帮板不能满足煤壁的支护要求，故大采高工作面支架一般均为多级护帮板设计，多级护帮板动作之间会发生干涉，必须分别多级护帮动作开始时间和动作次序进行控制，现有大采高工作面对多级护帮的控制均为时间控制，这种控制方式不能精确判断各级护帮的动作状态，容易发生多级护帮干涉事故，例如当收三级护帮动作没有到位时，此时收一级护帮会将布置在支架顶梁的液压管路切断，导致工作面漏液等事故发生。本发明提出一种用于液压支架护帮板自动控制及保护的传感装置及实现方法能够有效地解决以上所述的大采高工作面中的问题。 

发明内容

针对上述大采高工作面出现问题，本发明提出一种用于液压支架护帮板的自动控制系统和自动控制方法，通过在液压支架顶梁上安装接近开关，在液压支架的控制护帮板的油缸里上安装护帮板压力传感器，在液压支架护帮板上安装行程传感器。支架控制器用来控制液压支架护帮板动作，传感器用来检测液压支架的各种状态信息并将信息发送给支架控制器。本发明中所述的接近开关能够检测液压支架护帮板的收回状态，在采煤机运行过程中，若发现采煤机前滚筒附近液压支架护帮板没有收回到位，支架控制器可以控制液压支架护帮板自动收回，能够有效防止采煤机和液压支架发生碰撞。本发明所述的压力传感器可以感知支架护帮板对煤壁的支护效果，并将信息发送给支架控制器，支架控制器控制支架护帮板自动动作，实现护帮板对煤壁有效支护的自动控制，防止煤壁有大块煤垮落损坏生产设备。本发明所述的行程传感器可以检测液压支架护帮板的伸/收行程，并将检测信息报送给支架控制器，支架控制器据此完成对液压支架多级护帮板的自动控制，能够有效解决多级护帮板动作发生干涉问题。 

本发明的技术方案如下： 

一种用于保护煤矿井下综采工作面液压支架护帮板的自动控制系统，包括液压支架、支架控制器、接近开关、压力传感器、行程传感器；所述液压支架包括多极护帮板，例如三级护帮板；所述接近开关安装在所述液压支架的顶梁上，所述压力传感器安装在所述液压支架用于控制所述护帮板的油缸中，所述行程传感器安装在所述护帮板上，所述支架控制器安装在所述液压支架上，所述支架控制器用来控制液压支架动作；所述接近开关、压力传感器、行程传感器用来检测所述液压支架的位置和状态信息，所述支架控制器与所述接近开关、压力传感器、行程传感器进行实时通讯，并根据所述液压支架的位置和状态信息控制所述液压支架的所述护帮板的动作。 

优选所述接近开关检测所述液压支架的所述护帮板是否收回。 

优选所述接近开关检测所述液压支架的所述护帮板是否完全收回。 

优选所述行程传感器检测所述液压支架的所述护帮板的伸收状态。 

优选所述压力传感器检测所述液压支架的所述护帮板对煤壁的支护强度。 

上述用于保护煤矿井下综采工作面液压支架护帮板的自动控制系统的自动控制方法，包括： 

在采煤机运行过程中，接近开关检测液采煤机前滚筒附近液压支架的护帮板的收回状态和伸收状态，并把检测到的状态信息发送给支架控制器，支架控制器根据接收到的护帮板状态信息自动控制液压支架的护帮板动作，防止采煤机与液压支架的护帮板发生碰撞； 

压力传感器检测液压支架的护帮板对煤壁的支护强度，并将其检测结果发送给支架控制器，支架控制器根据检测结果自动控制液压支架的护帮板对煤壁的支护强度，防止工作面煤壁出现大块煤垮落造成设备损坏和人员伤亡； 

行程传感器用来检测支架的护帮板伸/收行程，并将检测结果发送给支架控制器，支架控制器根据伸/收行程信息对护帮板进行控制，使采煤机前方距离采煤机最近的液压支架的护帮板完全收回，采煤机前方的其它支架按递减的方式依次按不同的行程量收回； 

支架控制器控制液压支架的多级护帮板的先后动作次序及动作时间，防止发生护帮板干涉损坏支架，并减少护帮板动作等待时间以提高生产效率。 

本发明的优点在于： 

本发明所述的支架控制器可以根据接收所述接近开关、压力传感器、行程传感器检测的传感器数值，来判断液压支架护帮板的工作状态，实现对液压支架护帮板的自动控制和保护。 

本发明所述的护帮板自动控制系统和自动控制方法，能够检测采煤机运行过程中，采煤机前滚筒前方液压支架护帮板收回状态，控制护帮板自动收回，可以对护帮板收回故障发出警告，有效防止采煤机和液压支架发生碰撞。实时监测液压支架护帮板对煤壁的支护 效果，支架控制器根据压力传感器报送的信息自动控制液压支架护帮板对煤壁进行有效支护，避免工作面有大块煤垮落损坏生产设备。支架控制器自动控制采煤机前方液压支架护帮板按阶梯方式收回，既保证了护帮板的收回速度，又能满足煤壁支护和人员保护的需要。 

附图说明

附图1为本发明用于保护煤矿井下综采工作面液压支架护帮板的自动控制系统中接近开关、压力传感器、行程传感器、支架控制器之间的通讯连接方式示意图。 

附图2为本发明所述用于保护煤矿井下综采工作面液压支架护帮板的自动控制系统中护帮板按阶梯方式收回的示意图。 

附图标记如下：1-采煤机；2-煤壁；3-液压支架；4-护帮板。 

具体实施方式

参见附图1-2，一种用于保护煤矿井下综采工作面液压支架护帮板的自动控制系统，包括液压支架、接近开关、压力传感器、行程传感器和支架控制器，其中所述接近开关安装在液压支架顶梁上，所述压力传感器安装在液压支架控制护帮板动作的油缸中，行程传感器安装在液压支架护帮板上，所述支架控制器安装在液压支架上。 

接近开关、压力传感器、行程传感器分别和支架控制器连接建立信号通讯。接近开关用来检测液压支架护帮板的收回状态(是否收回)和伸收状态(是否处于伸/收过程中)，当液压支架护帮板完全收回时，接近开关将检测到的状态信息发送给支架控制器，采煤机在运行过程中，支架控制器控制采煤机前滚筒前方的液压支架护帮板自动收回，如果在设定时间内液压支架护帮板没有完全收回，则可判断本液压支架收护帮板故障，这时支架控制器通过声光报警等方式提醒采煤机操作人员，避免发生采煤机和液压支架发生碰撞事故。 

压力传感器安装在液压支架控制护帮板动作的油缸中，且能够将液压支架护帮板压力数值报送给支架控制器上，通过该压力数值可以得到护帮板对煤壁的支护压强，从而了解其对煤壁的支护强度。当液压支架护帮板处于有效支护煤壁的状态时，液压支架护帮板与煤壁之间的压力应大于规定压力值，若操作人员在操作过程中伸出护帮板没有到位，则液压支架护帮板压力传感器检测到的压力值没有达到规定压力，此时支架控制器自动控制液压支架护帮板伸出动作，直到护帮板压力值达到规定数值，保证液压支架护帮板对煤壁的有效支撑。若液压支架护帮板自动伸出时间到达规定时间，而液压支架护帮板压力没有达到规定数值，则可判断本架液压支架护帮板伸出故障，支架控制器通过声光报警等方式通知操作人员，该护帮板伸出故障，且本液压支架护帮板没有对煤壁形成有效支护。 

行程传感器安装在液压支架护帮板上，能够将液压支架护帮板行程数值发送到支架控制器上。支架控制器通过接收护帮板行程数值可以精确控制液压支架护帮板的收回行程，控制采煤机前滚筒前部的液压支架护帮板按照梯形方式收回，即越靠近采煤机的护帮板收 回的行程越大，按离采煤机的距离收回行程逐渐减小，参见附图2中的示例，离采煤机最近的液压支架的护帮板完全收回，第二架液压支架的护帮板收回3/4，第三架液压支架的护帮板收回1/4，第四架液压支架的护帮板收回1/4。此方式既满足了液压支架护帮板快速收回的要求，又能够防止煤壁有大块煤垮落造成人员和设备伤害。 

支架控制器在执行多级护帮动作时，根据接近开关、行程传感器报送的数值对液压支架的一级护帮板、二级护帮板、三级护帮板动作的开始时间进行判断，即当多级护帮板伸出时，支架控制器根据传感器数值判断一级护帮板完全伸出时，允许二级护帮板、三级护帮板开始伸出动作，防止多级护帮板同时伸出动作发生干涉损坏支架设备；同理，多级护帮板收回时，支架控制器根据传感器数值判断三级护帮板完全收回时，允许二级护帮板、三级护帮板开始收回动作，防止多级护帮板同时收回动作发生干涉损坏支架设备。 

上述自动控制系统的自动控制方法具体为： 

工作面每个支架上均安装接近开关、压力传感器、行程传感器、支架控制器；接近开关、压力传感器、行程传感器分别与支架控制器进行通讯连接；工作面上支架控制器相互通讯组成通讯网络； 

接近开关用来检测液压支架护帮板是否完全收回，并将此信息通过通讯发送给支架控制器，在采煤机运行过程中，可以感知采煤机前滚筒附近液压支架护帮板的收回状态，若液压支架护帮板没有完全收回，支架控制器控制液压支架护帮板自动收回，直到接近开关检测到液压支架护帮板完全收回结束该动作；若在规定的时间内液压支架护帮板没有完全收回，支架控制器通过通讯网络向工作面报送故障预警，提醒采煤机操作工人采煤机前滚筒附近液压支架护帮板出现故障，从而避免采煤机和液压支架发生碰撞产生事故； 

工作面液压支架护帮板处于支护煤壁状态时，压力传感器可以用来感知液压支架护帮板对煤壁的支护效果，并将此信息发送给液压支架控制器，如发现本架护帮板支护压力没有达到规定压力则根据设定压力自动进行护帮板动作，保证护帮板对煤壁的支护完好，有效防止大块煤垮落对生产设备和人员产生危害。 

当采煤机运行到支架附近时，支架控制器根据行程传感器检测的护帮板收回行程值对液压支架护帮板动作进行精确控制，采煤机前滚筒前方距离最近的液压支架护帮板自动完全收回，采煤机前滚筒前方的其它支架按递减的方式依次自动收回不同的行程，如附图1所示。现有工作面由于不能对液压支架护帮板收回行程进行精确控制，采煤机前滚筒前方的液压支架护帮板收回一般采用两种方式，一种为只有一个支架护帮完全收回，一种为有多个液压支架护帮板完全收回。采用第一种方式时护帮板收回效率较低，影响采煤机运行速度和采煤效率，采用第二种方式时采煤机前滚筒前部会有多个液压支架前的煤壁处在完全没有护帮板支护状态，此时有大块煤垮落发送极易造成设备损坏和人员伤亡。本说明所 述的液压支架护帮板阶梯收回的方式克服了以上两种方式的缺点。 

在大采高工作面多级护帮板伸出动作时，支架控制器的自动执行顺序为：伸出一级护帮板→伸出三级护帮板，行程传感器实时检测一级护帮板的伸出行程值并报送给支架控制器，当一级护帮板伸出行程值达到设定时开始伸出三级护帮板，若一级护帮板伸出保护时间到达而一级护帮板伸出行程值没有达到时，禁止三级护帮板伸出动作，并发出一级护帮板伸出故障警告，防止发生多级护帮板动作干涉事故。 

在大采高工作面多级护帮板收回动作时，支架控制器的自动执行顺序为：收回三级护帮板→收回一级护帮板，行程传感器实时检测三级护帮板的收回行程值并报送给支架控制器，当三级护帮板收回行程值达到设定时开始收回一级护帮板，若三级护帮板收回保护时间到达而三级护帮板收回行程值没有达到时，禁止一级护帮板收回动作，并发出三级护帮板收回故障警告，防止发生护帮板干涉事故。 

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 (6)

1.一种用于保护煤矿井下综采工作面液压支架护帮板的自动控制系统，其特征在于：包括液压支架、支架控制器、接近开关、压力传感器、行程传感器；

所述液压支架包括多极护帮板；

所述接近开关安装在所述液压支架的顶梁上，所述压力传感器安装在所述液压支架用于控制所述护帮板的油缸中，所述行程传感器安装在所述液压支架用于控制所述护帮板的油缸中，所述支架控制器安装在所述液压支架上，所述支架控制器用来控制液压支架动作；

所述接近开关、压力传感器、行程传感器用来检测所述液压支架的位置和状态信息，所述支架控制器与所述接近开关、压力传感器、行程传感器进行实时通讯，并根据所述液压支架的位置和状态信息控制所述液压支架的所述护帮板的动作。

2.如权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于：所述接近开关检测所述液压支架的所述护帮板是否收回。

3.如权利要求2所述的自动控制系统，其特征在于：所述接近开关检测所述液压支架的所述护帮板是否完全收回。

4.如权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于：所述行程传感器检测所述液压支架的所述护帮板的伸收状态。

5.如权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于：所述压力传感器检测所述液压支架的所述护帮板对煤壁的支护强度。

6.如权利要求1-5其中任一所述的用于保护煤矿井下综采工作面液压支架护帮板的自动控制系统的自动控制方法，其特征在于：

在采煤机运行过程中，接近开关检测液采煤机前滚筒附近液压支架的护帮板的收回状态和伸收状态，并把检测到的状态信息发送给支架控制器，支架控制器根据接收到的护帮板状态信息自动控制液压支架的护帮板动作，防止采煤机与液压支架的护帮板发生碰撞；

压力传感器检测液压支架的护帮板对煤壁的支护强度，并将其检测结果发送给支架控制器，支架控制器根据检测结果自动控制液压支架的护帮板对煤壁的支护强度，防止工作面煤壁出现大块煤垮落造成设备损坏和人员伤亡；

行程传感器用来检测支架的护帮板伸/收行程，并将检测结果发送给支架控制器，支架控制器根据伸/收行程信息对护帮板进行控制，使采煤机前方距离采煤机最近的液压支架的护帮板完全收回，采煤机前方的其它支架按递减的方式依次按不同的行程量收回；

支架控制器控制液压支架的多级护帮板的先后动作次序及动作时间，防止发生护帮板干涉损坏支架，并减少护帮板动作等待时间以提高生产效率。

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