CN105064997B - 一种煤矿无人化开采的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种煤矿无人化开采的系统和方法，系统包括采煤机、主控计算机、巡检机器人、液压支架电液控制系统、远程操作台、煤壁视频摄像仪；主控计算机电气连接巡检机器人和煤壁视频摄像仪，主控计算机通过远程操作台电气连接采煤机；主控计算机电气连接液压支架电液控制系统。本发明解决薄煤层自动化开采系统在其他厚度煤层适应性不强的问题，将巡检机器人技术应用与综采工作面的开采，解决了以往煤矿自动化开采无法适应地质条件变化，只能通过人工干预的缺点；通过多种传感手段对综采工作面的自动化开采进行智能化修正。

Description

一种煤矿无人化开采的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种煤矿开采系统和方法，具体涉及到一种使用多种监控设备维持煤矿工作面自动化生产的无人化开采系统。

背景技术

随着煤矿安全高效生产的需求越来越高，如何通过自动化、智能化技术实现煤矿也越来越得到煤矿企业和设备生产厂家的重视。煤矿综采设备自动化、智能化控制技术及相关装备的应用是提高煤炭开采效率和安全性的一条重要途径，综采工作面设备的自动化、智能化控制的技术水平是评价煤矿现代化生产水平和综采装备是否先进的一项重要指标。传统的煤矿开采以机械设备为主，强调设备的物理属性。随着煤矿综采自动化的普及，各种设备出现了独立的信息系统，由于各系统间实时物理环境信息采集困难，系统间协调性差、综合管理水平低、资源无法有效利用，导致煤矿自动化水平低、开采强度大、生产成本高。

近年来，目前国内所使用的煤矿综采自动化控制系统还只是处于对综采设备的集中监控的阶段，距离真正的自动化、智能化开采还有很大的差距。

在现有技术中，如CN202510120U、CN102337891A所公开的煤矿工作面自动化开采系统，都是应用于薄煤层，而薄煤层是指煤层厚度0.8米～1.3米厚煤层条件，由于该种煤层地质条件构造简单，变化起伏较小，使用简单的采煤机、支架自动化并进行人工干预即可实现开采，当其应用于其他普通的煤层时，由于工作面往往地质条件复杂，工作面倾角起伏较大，煤层变化情况也较大，会造成工作面开采煤质下降、直线度无法控制、设备寿命降低等多种问题，同时，由于薄煤层空间较小，安装视频系统达到一定密度即可实现无盲区覆盖，但中厚煤层需要视频观察范围大幅增加，普通固定式视频系统无法实现全部覆盖，导致人工远程操作没有依据。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种煤矿无人化开采的系统，包括滚筒采煤机、主控计算机、巡检机器人、液压支架电液控制系统、远程操作台、煤壁视频摄像仪；

所述主控计算机电气连接所述巡检机器人和煤壁视频摄像仪，用于接收其采集的监控信息；

所述主控计算机通过所述远程操作台电气连接所述滚筒采煤机，用于接收其运行状态信息并在需要时对其运行进行控制；

所述主控计算机电气连接所述液压支架电液控制系统，用于采集其位置和动作信息并在需要时对其进行调整和控制。

优选还包括音频设备和煤岩分界探测设备。

优选所述煤岩分界探测设备为钛赫兹雷达或探地雷达。

优选所述音频设备和所述煤岩分界探测设备设置在所述巡检机器人上。

一种煤矿无人化开采的方法，包括采煤机根据以往参数进行记忆切割，同时液压支架程控根据设置参数自动化跟机；当工作面地质条件发生变化时，由巡检机器人等监控设备将变化情况反馈到主控计算机；主控计算机根据反馈的变化情况智能计算，重新修正采煤机的截割参数和液压支架的跟机参数并分别输出到采煤机和液压支架的支架控制器，采煤机和液压支架根据新的参数运行。

本发明解决薄煤层自动化开采系统在其他厚度煤层适应性不强的问题，通过技术手段代替综采工作面工人的工作，增强煤矿综采设备的智能化水平，达到无人化开采的目的；将巡检机器人技术应用与综采工作面的开采，解决了以往煤矿自动化开采无法适应地质条件变化，只能通过人工干预的缺点；通过多种传感手段对综采工作面的自动化开采进行智能化修正，实现了煤层赋存条件变化较大时，工作面自动化仍旧可以连续推进，提高了生产效率。

附图说明

附图1为本发明所述煤矿无人化开采的系统的示意图；

附图2为本发明所述煤矿无人化开采的方法的流程简图；

附图标记如下：

1-主控计算机；2-巡检机器人；3-滚筒采煤机；4-煤壁视频摄像仪；5-液压支架电液控制系统；6-刮板运输机；7-轨道；11-远程操作台。

具体实施方式

参见附图1，其显示了根据本发明所述煤矿无人化开采系统的一个优选实施例。

一种煤矿无人化开采的系统，用于综采工作面的开采，由滚筒采煤机、主控计算机、巡检机器人、液压支架电液控制系统、远程操作台、煤壁视频摄像仪等装置构成。主控计算机电气连接巡检机器人和煤壁视频摄像仪，用于接收其采集的监控信息，其中巡检机器人在工作面的运行方式可以是在轨道上运行，如本实施例所述，也可以是在工作面行走，甚至飞行等多种方式，如使用轨道可一般位于刮板运输机上或吊挂在液压支架顶梁下，横穿整个工作面；主控计算机通过远程操作台电气连接滚筒采煤机，用于接收其运行状态信息并在需要时对其运行进行控制；主控计算机电气液压支架电液控制系统，如液压支架控制器，用于采集其位置和动作信息并在需要时对其进行调整和控制。

整个系统的监控部分主要包括视觉设备、音频设备、工作面直线度控制设备、煤岩分界探测设备和其他辅助设备。视觉设备包括带云台装置的摄像仪，可精确控制调整角度无盲区观测工作面所有情况，还包括红外线热成像摄像仪，可在工作面粉尘较大的情况下观测采煤 机滚筒高度，避免割石头或割液压支架，视觉设备主要安装在煤壁和/或液压支架上，组成煤壁视频摄像仪阵列，还有部分安装在巡检机器人上，实现跟随采煤机或其他核心部件的动态跟踪监控；音频设备包括声音或震动采集装置，可采集工作面运行声音及震动，判断是否出现滚筒割到石头或采煤机出现故障等情况，其同样安装在巡检机器人上；工作面直线度控制设备通常安装在巡检机器人上：包括陀螺仪和/或加速度计等组成的惯性导航系统，可精确绘制出工作面的弯曲曲线，之后可由支架控制系统进行自动化调整保持工作面的直线度在一定范围之内，使得无人化开采可以连续推进；煤岩分界通过安装的钛赫兹雷达或探地雷达等探测装置进行工作面煤岩界面的识别，从而智能控制采煤机滚筒高度进行采煤机的自动化调整；其他辅助设备动力装置、通讯装置、巡检机器人自我定位装置、运行控制装置等其他运行必备的装置。主控计算机分别连接采煤机控制系统、液压支架控制系统和上述各种监控部分的各种设备，采集其监控、位置、运行信息并可根据需要对其进行控制和调整。

煤矿无人化开采时系统以下述方式运行，参见附图2：采煤机、液压支架电液控制系统执行各自的自动化程序运行，但由于工作面地质条件变化大，自动化程序无法完全适应，此时通过巡检机器人代替工作面巡检工人，通过视觉、听觉、智能化传感器等多种方式实现对工作面地质变化情况及设备运行情况进行监测，通过主控计算机进行智能化控制，调整设备的运行。由于人工智能的缺陷，有些时候自动调整往往无法达到最优的效果，因此，可以由工作人员在主控计算机前通过视频实时观察工作面情况，如上述智能化控制仍无法完全适应地质条件变化时或出现故障时，可通过远程操作台对设备进行人工干预。

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)

1.一种煤矿无人化开采的系统，包括采煤机、主控计算机、巡检机器人、液压支架电液控制系统、远程操作台、系统监控部分，所述系统监控部分包括视觉监控设备；

所述主控计算机通过所述远程操作台电气连接所述采煤机，用于接收其运行状态信息并在需要时对其运行进行控制；

所述主控计算机电气连接所述液压支架电液控制系统，用于采集其位置和动作信息并在需要时对其进行调整和控制；

其特征在于：

巡检机器人在工作面运行；

视觉监控设备包括安装在煤壁和/或液压支架上的煤壁视频摄像仪，和安装在巡检机器人上的视觉监控设备，实现跟随采煤机或其它核心部件的动态跟踪监控；

视觉监控设备还包括煤岩分界探测设备和/或工作面直线度控制设备，其中所述煤岩分界探测设备和/或工作面直线度控制设备安装在所述巡检机器人上；

在采煤机和液压支架自动化运行过程中，所述巡检机器人对工作面地质变化情况及设备运行情况进行监测，将变化情况反馈到主控计算机，通过主控计算机对采煤机和液压支架进行智能化控制。

2.如权利要求1所述的煤矿无人化开采的系统，其特征在于：所述煤岩分界探测设备为钛赫兹雷达或探地雷达。

3.如权利要求1或2所述的煤矿无人化开采的系统，其特征在于：所述煤岩分界探测设备用以智能控制采煤机滚筒高度进行采煤机的自动化调整。

4.如权利要求1所述的煤矿无人化开采的系统，其特征在于：系统监控部分还包括音频设备，所述音频设备设置在所属巡检机器人上。

5.如权利要求1或4所述的无人化开采的系统，其特征在于：巡检机器人的运行方式为在轨道上运行、在工作面行走或飞行中的任一方式。

6.一种煤矿无人化开采的方法，其特征在于：

采煤机根据以往参数进行记忆切割，同时液压支架程控根据设置参数自动化跟机；

巡检机器人在工作面运行，通过视觉设备、工作面直线度控制设备、煤岩分界探测设备实现对工作面地质变化情况及设备运行情况进行监测；

当工作面地质条件发生变化时，由巡检机器人和其它监控设备将变化情况反馈到主控计算机；主控计算机根据反馈的变化情况智能计算，重新修正采煤机的截割参数和液压支架的跟机参数并分别输出到采煤机和液压支架的支架控制器，采煤机和液压支架根据新的参数运行。