CN103244120B - 一种高瓦斯煤矿综采工作面采煤机速度动态控制系统 - Google Patents

Abstract

一种高瓦斯煤矿综采工作面采煤机速度动态控制系统，包括采煤机、液压支架、支架控制器、压力传感器、瓦斯检测仪、信号转换器和监控主机，所述综采工作面包括多台所述液压支架，每台所述液压支架上都安装一个所述支架控制器、压力传感器和瓦斯检测仪，在所述综采工作面端头的液压支架上安装所述信号转换器，各液压支架的所述支架控制器连接所述信号转换器并通过所述信号转换器将工作面顶板压力和工作面瓦斯浓度数据传送到顺槽的所述监控主机，所述监控主机根据所述工作面顶板压力和所述工作面瓦斯浓度数据调节采煤机的速度。

Description

一种高瓦斯煤矿综采工作面采煤机速度动态控制系统

技术领域

本发明涉及一种采煤机速度动态控制系统，尤其涉及一种用于煤矿高瓦斯井下综采工作面的采煤机速度动态控制系统及其控制方法。

背景技术

煤矿高瓦斯矿井频繁瓦斯爆炸等重大事故，其主要原因都是在煤矿处于瓦斯超限不安全的情况下继续生产所致。采煤机在生产过程中破碎煤层，将瓦斯释放到综采工作面中。在一定的工作面中，采煤机的运转速度越高，瓦斯释放速度越快，综采工作面积聚瓦斯的速度也越快。因此，为了保证工作面瓦斯浓度不超标，在工作面瓦斯浓度达到上限值时，就需要使采煤机停机，等待瓦斯的扩散和稀释。这直接导致了高瓦斯矿井煤炭产量低等问题。

为了既能保证煤矿的安全生产，又能够最大潜力的挖掘煤矿产能，依据工作面瓦斯浓度进行采煤机速度的自动调节，在确保安全的情况下，提高高瓦斯矿井的煤炭产量，对于我国高瓦斯矿井提高安全生产效率具有重要意义；对实现高瓦斯矿井综采工作面实现自动化、无人化具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种高瓦斯煤矿综采工作面采煤机速度依据瓦斯浓度自动调节的控制系统，综采工作面的瓦斯是由采煤机割煤暴露出更多的煤层断面，又由于来自工作面顶板压力把瓦斯压了出来，因此综采工作面的瓦斯大小与采煤机给出的煤层表面积以及来自顶板的压力有关，通过液压支架电液控制系统可以把工作面的顶板压力和瓦斯浓度值传送到顺槽的监控主机上，把压力与采煤机速度相关，在工作面压力较大的区域，降低采煤机的割煤速度；把瓦斯与采煤机速度相关，当瓦斯超出设置门限时，降低采煤机速度，或闭锁采煤机，停止割煤，当瓦斯低于限定门限时，可以适当的提高采煤机的运行速度，提高煤炭生产产量。从而实现煤矿安全的自动化生产，最大限度的提高高瓦斯矿井的煤炭产量，但同时确保了煤矿的安全生产系数。

本发明的技术方案如下：

一种高瓦斯煤矿综采工作面采煤机速度动态控制系统，包括采煤机、液压支架、支架控制器、压力传感器、瓦斯检测仪、信号转换器和监控主机，其特征在于：所述综采工作面包括多台所述液压支架，每台所述液压支架上都安装一个所述支架控制器、压力传感器和瓦斯检测仪，每台支架上的所述支架控制器与本支架的所述压力传感器和瓦斯检测仪电气连接，所述压力传感器用来检测工作面顶板压力，所述瓦斯检测仪用来检测工作面瓦斯浓度，在所述综采工作面端头的液压支架上安装所述信号转换器，各液压支架的所述支架控制器连接所述信号转换器并通过所述信号转换器将所述工作面顶板压力和所述工作面瓦斯浓度数据传送到顺槽的所述监控主机，所述监控主机根据所述工作面顶板压力和所述工作面瓦斯浓度数据调节采煤机的速度。

优选在所述监控主机上设置顶板压力上下限参数，当工作面顶板压力大于参数上限时，降低采煤机的割煤速度；当工作面顶板压力小于参数下限时，提高采煤机速度。

优选在所述监控主机上设置工作面瓦斯浓度上下限参数，当工作面瓦斯浓度超过参数上限时，将采煤机减速或闭锁命令发送到采煤机上，实现采煤机的减速或闭锁动作；当工作面瓦斯浓度小于参数下限时，将采煤机加速命令发送到采煤机上，实现采煤机的加速割煤动作。

本发明的优点在于：通过液压支架电液控制系统获取工作面顶板压力、瓦斯浓度数据与采煤机控制系统进行关联控制，实现了高瓦斯矿井的采煤机速度依据瓦斯浓度自动调节的控制系统，同时依据工作面顶板压力的大小，可以在工作面顶板压力不同区域采煤机采用不同的运行速度，以均衡的控制瓦斯涌出量。实现以瓦斯和顶板压力为控制依据的采煤机动态自动控制系统。使用本方法，极大的提高了煤矿生产的安全系数，可以控制工作面瓦斯的总体浓度，最大限度的提高煤矿生产产量，同时提高了高瓦斯矿井的自动化生产水平。

附图说明

附图1为本发明所述高瓦斯煤矿综采工作面采煤机依据瓦斯浓度自动调节割煤速度的自动化控制系统的连接示意图。

附图标记如下：

1-采煤机；2-液压支架；3-支架控制器；4-压力传感器；5-瓦斯检测仪；6-信号转换器；7-监控主机。

具体实施方式

参见附图1，其描述根据本发明所述高瓦斯煤矿综采工作面采煤机依据瓦斯浓度自动调节割煤速度的自动化控制系统的连接图。其带有依据瓦斯浓度参数进行采煤机割煤速度的自动化控制功能，主要包括采煤机、液压支架、支架控制器、压力传感器、瓦斯检测仪、信号转换器和监控主机。

综采工作面包括多台所述液压支架，每台液压支架上都安装一个支架控制器、压力传感器和瓦斯检测仪，每台支架上的支架控制器与本支架的压力传感器和瓦斯检测仪电气连接，压力传感器用来检测工作面顶板压力，瓦斯检测仪用来检测工作面瓦斯浓度，并将工作面顶板压力和工作面瓦斯浓度传送给本支架的支架控制器，在综采工作面端头的液压支架上还安装有信号转换器，各液压支架的支架控制器连接信号转换器并将上述数据传送给信号转换器，然后信号转换器将工作面顶板压力和工作面瓦斯浓度数据传送到顺槽的监控主机，监控主机将上述数据做出变换，得出综采工作面的平均工作面瓦斯浓度和平均工作面顶板压力，并根据平均工作面顶板压力和平均工作面瓦斯浓度数据调节采煤机的速度。

调节方法可以采用下列方式：

在监控主机上设置顶板压力上、下限参数，当工作面顶板压力大于参数上限时，表明工作面顶板压力过高，煤层中瓦斯含量较多，此时降低采煤机的割煤速度，以减少瓦斯的涌出量；当工作面顶板压力小于参数下限时，表明工作面顶板压力比较低，此时可以适当的提高采煤机速度，以提高工作面产量，当工作面顶板压力位于上下限参数之间时，保持采煤机运转速度不变。

在监控主机上设置工作面瓦斯浓度上、下限参数，当工作面瓦斯浓度超过参数上限时，表示工作面瓦斯浓度超标，将采煤机减速或闭锁命令发送到采煤机上，实现采煤机的减速或闭锁动作；当工作面瓦斯浓度小于参数下限时，将采煤机加速命令发送到采煤机上，实现采煤机的加速割煤动作，以提高生产效率，当工作面瓦斯浓度位于上下限参数之间时，保持采煤机运转速度不变。

需要说明的是，如果工作面顶板压力结果和工作面瓦斯浓度结果不同时，如工作面顶板压力超出上限而工作面瓦斯浓度位于上下限之间，则取其两结果中采煤机运转速度较小的结果来执行，即降低采煤机的运转速度，以此更好的保证采煤工作面的安全。也就是说，如果两监测结果中有一个结果需要降低采煤机运转速度，则直接降低采煤机运转速度；但只有两监测结果都需要提高采煤机运转速度，才能提高采煤机运转速度。

上述高瓦斯煤矿综采工作面依据瓦斯浓度进行采煤机割煤速度自动调节的控制系统功能实施包括以下步骤：

通过支架电液控制系统将工作面的瓦斯浓度数据和采煤机前方的工作面压力数据报送到顺槽的监控主机上；

检查瓦斯浓度是否在合理的工作区域，当瓦斯浓度小于控制下限值时，给采煤机控制系统发出指令，在给定的范围内提高采煤机的割煤速度；当瓦斯浓度大于控制上限值而小于停机门限值时，降低采煤机割煤速度，当瓦斯浓度大于停机门限值时，对采煤机实施闭锁，停止割煤；

在没有超出上限和下限的范围内，依据采煤机前方工作面顶板压力的大小，进行采煤机割煤速度的控制。当工作面顶板压力较大时，适当的降低采煤机的割煤速度，以降低瓦斯涌出量；当工作面顶板压力较小时，适当的提高采煤机割煤速度，以提高煤炭产量。

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 (3)

1.一种高瓦斯煤矿综采工作面采煤机速度动态控制系统，包括采煤机、液压支架、支架控制器、压力传感器、瓦斯检测仪、信号转换器和监控主机，其特征在于：所述综采工作面包括多台所述液压支架，每台所述液压支架上都安装一个所述支架控制器、压力传感器和瓦斯检测仪，每台支架上的所述支架控制器与本支架的所述压力传感器和瓦斯检测仪电气连接，所述压力传感器用来检测工作面顶板压力，所述瓦斯检测仪用来检测工作面瓦斯浓度，在所述综采工作面端头的液压支架上安装所述信号转换器，各液压支架的所述支架控制器连接所述信号转换器并通过所述信号转换器将所述工作面顶板压力和所述工作面瓦斯浓度数据传送到顺槽的所述监控主机，所述监控主机将上述数据做出变换，得出综采工作面的平均工作面瓦斯浓度和平均工作面顶板压力，所述监控主机根据所述平均工作面顶板压力和所述平均工作面瓦斯浓度数据调节采煤机的速度。

2.如权利要求1所述的综采工作面采煤机速度动态控制系统，其特征在于：在所述监控主机上设置顶板压力上下限参数，当工作面顶板压力大于参数上限时，降低采煤机的割煤速度；当工作面顶板压力小于参数下限时，提高采煤机速度。

3.如权利要求1所述的综采工作面采煤机速度动态控制系统，其特征在于：在所述监控主机上设置工作面瓦斯浓度上下限参数，当工作面瓦斯浓度超过参数上限时，将采煤机减速或闭锁命令发送到采煤机上，实现采煤机的减速或闭锁动作；当工作面瓦斯浓度小于参数下限时，将采煤机加速命令发送到采煤机上，实现采煤机的加速割煤动作。