CN107849919A - 用于监测长壁矿井顶板稳定性的系统和方法 - Google Patents

Abstract

描述了使用长壁开采系统监测矿井顶板状况的系统和方法。控制多个动力顶板支架以在矿井顶板施加可调支撑压力。基于通过每个动力顶板支架的相应致动器施加到顶板上的可调支撑压力来监测矿井顶板的状况。在一些实施方式中，基于由每个动力顶板支架施加的可调支撑压力以及移动穿过采矿工作面的采煤机的相对位置，通过生成和分析图形化压力示意图来监控矿井顶板的状况。在一些实施方式中，基于由图形化压力示意图指示的、由多个相邻动力顶板支架施加的可调支撑压力中的时间上相似的变化来检测顶板坍塌事件。

Description

用于监测长壁矿井顶板稳定性的系统和方法

关联申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月15日提交的申请号为62/175,691的美国临时专利申请的权益，其全部内容通过引用并入本申请。

背景技术

本发明的实施例涉及用于在地下长壁开采环境中监测顶板稳定性的系统和方法。当长壁开采系统的采煤机沿着机器的长度来回移动时，动力顶板支架(PRS)在采煤机上方支撑矿井顶板。随着开采系统向前进入煤层，矿井顶板在动力顶板支架后方失效并坍塌。但是，在矿井顶板坍塌之前，通过矿井顶板的重量施加在PRS上的负荷可能会给开采设备以及矿井内的工人带来潜在的危险状况。

发明内容

本发明的各种实施例提供了用于在地下长壁开采环境中监测顶板稳定性的方法和系统。在一个系统中，从开采系统接收动力顶板支架压力数据和长壁采煤机位置数据，并随着时间来绘制这些数据，其中用颜色表示压力，从而生成压力示意图(例如，“热点图(heat map)”)，该压力示意图表示顶板施加在PRS单元的整个系统上的压力量。用颜色梯度使跨过长壁的顶板压力变化可视化，并且表示采煤机在开采系统上的位置的线叠加在该压力示意图上。这种绘图方法允许矿井操作员观察何时和何地发生了顶板坍塌，并调整他们的开采目标和操作以匹配所观察到的矿井顶板状况。

在一个实施例中，本发明提供了一种包括多个动力顶板支架和电子控制单元的长壁开采系统。每个动力顶板支架包括被配置为在矿井顶板上施加可调支撑压力的可控液压活塞。电子控制单元被配置为从每个动力顶板支架接收指示每个相应可控液压活塞内的流体压力的数据，并且基于在一段时间内接收到的数据的变化来监测矿井顶板的状况。

在另一个实施例中，本发明提供了一种使用长壁开采系统监测矿井顶板状况的方法。操作多个沿采矿工作面连续布置的动力顶板支架，以在矿井顶板上施加可调支撑压力。操作采煤机移动穿过所述采矿工作面并切入所述采矿工作面。从所述多个动力顶板支架中的每个动力顶板支架接收数据，所述数据指示由每个相应的动力顶板支架施加到所述矿井顶板的可调支撑压力。然后基于从每个动力顶板支架接收的数据来生成图形化压力示意图。所述图形化压力示意图包括：多条平行显示线，每条平行显示线均提供在所述一段时间内由所述多个动力顶板支架中的不同的一个动力顶板支架施加到所述矿井顶板的可调支撑压力的指示；和采煤机位置线，所述采煤机位置线指示在所述一段时间内的所述采煤机相对于所述多个动力顶板支架的位置，所述采煤机位置线覆盖在所述多条平行显示线上。基于在所述图形化压力示意图中显示的所述可调支撑压力的变化来监测所述矿井顶板的状况。在一些实施例中，通过检测指示矿井顶板坍塌事件的多个相邻动力顶板支架施加到顶板的可调支撑压力的时间上类似的变化来监测矿井顶板的状况。在其他实施例中，基于监测到的所述矿井顶板的状况来调整长壁开采系统的操作。

在又一个实施例中，本发明提供了一种用于长壁开采系统的控制系统。所述控制系统包括处理器和存储指令的存储器，所述指令由所述处理器执行以控制所述控制系统的操作。所述控制系统操作多个沿着采矿工作面连续布置的动力顶板支架，以在矿井顶板上施加可调支撑压力。所述控制系统还操作移动经过所述采矿工作面并切入所述采矿工作面的采煤机。所述控制系统从每个动力顶板支架接收指示由每个相应的动力顶板支架施加到所述矿井顶板的可调支撑压力的数据，并基于接收到的数据生成图形化压力示意图。所述图形化压力示意图包括：多条平行显示线，每条平行显示线均提供在所述一段时间内由所述多个动力顶板支架中的不同的一个动力顶板支架施加到所述矿井顶板的可调支撑压力的指示；和采煤机位置线，所述采煤机位置线指示在所述一段时间内的所述采煤机相对于所述多个动力顶板支架的位置，所述采煤机位置线覆盖在所述多条平行显示线上。所述控制系统根据图形化压力示意图中所示的可调支撑压力的变化来监视矿井顶板的状况。在一些实施例中，所述控制系统通过检测指示矿井顶板坍塌事件的多个相邻动力顶板支架施加到顶板的可调支撑压力的时间上类似的变化来监测矿井顶板的状况。在其他实施例中，基于监测到的所述矿井顶板的状况，通过所述控制系统调整所述长壁开采系统的操作。

通过考虑详细描述和附图，本发明的其它方面将变得显而易见。

附图说明

图1是根据一个实施例的动力顶板支架(PRS)的透视图。

图2是包括多个图1所示动力顶板支架的长壁开采系统的透视图。

图3是图2所示长壁开采系统的控制系统的框图。

图4A是当采煤机经过动力顶板支架时图2所示长壁开采系统的侧视图。

图4B是在采煤机已经经过动力顶部支架并且动力顶板支架已经朝向采煤机推进以后的图2所示长壁开采系统的侧视图。

图5是当采煤机沿着长壁工作面移动时、操作图2所示长壁开采系统中的动力顶板支架的方法的流程图。

图6是在图3所示开采系统的显示器屏幕上生成并显示的压力示意图，该压力示意图指示在一段时间内采煤机的位置和每个动力顶板支架上的压力。

图7A是压力示意图的一部分，其显示成使用颜色编码表示图2的开采系统中的每个动力顶板支架上的压力。

图7B是图7A的压力示意图的相同部分，其显示成使用替代的压力密度格式来表示图2的开采系统中的每个动力顶板支架上的压力。

图7C是图7A的压力示意图的相同部分，其显示成示出指示图2的开采系统中的每个动力顶板支架上的压力快速变化的压力差值。

图8是示出当采煤机移动穿过长壁工作面时矿井顶板坍塌的第一示例的压力示意图。

图9是示出矿井顶板坍塌的第二示例的压力示意图，其中矿井顶板坍塌在长壁工作面上传播的速度落后于采煤机的速度。

图10是示出矿井顶板坍塌的第三示例的压力示意图，其中在若干个动力顶板支架上发生矿井顶板的突然坍塌。

图11是基于观测和检测到的顶板坍塌信息来调整图2所示长壁开采系统的操作方法的流程图。

图12A是用于检测矿井顶板坍塌的替代方法的流程图。

图12B是用于检测采煤机沿着长壁开采工作面已经进行多次行程而动力顶板支架后方的矿井顶板没有坍塌的情况的方法的流程图。

图13是用于检测在采煤机空闲时顶板压力状况发生改变的情况的方法的流程图。

图14是在图3所示长壁开采系统的显示屏上显示的图形化输出，其示出了压力示意图和基于时间的直方图，其中压力示意图示出在一段时间内施加在每个动力顶板支架的压力，基于时间的直方图示出动力顶板支架处于或接近屈服状态的相对数量。

图15是示出在图2所示长壁开采系统中处于或接近屈服状态的动力顶板支架的相对数量的瞬时直方图。

图16是用于预测在定义数量的PRS达到屈服(或接近屈服)状态之前的剩余时间量的方法的流程图。

图17是用于在监测和检测矿井顶板异常状况的同时通过LAS循环调整各个PRS的方法的流程图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明的应用不限于以下描述中阐述的或下面附图中所示部件的构造和布置的细节。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。而且，应当理解，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应该被认为是限制性的。本文中的“包括”、“包含”或“具有”及其变化的使用意味着涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。术语“安装”、“连接”和“耦接”被广义地使用，并且包括直接和间接的安装、连接和耦接。此外，“连接”和“耦接”不限于物理或机械的连接或耦接，并且可以包括直接或间接的电连接或电耦接。而且，电子通信和通知可以使用包括直接连接、无线连接等任何已知的手段来执行。

应当注意，可以利用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构部件来实施本发明。此外，并且如在随后的段落中所描述的，附图中示出的具体配置旨在举例说明本发明的实施例，其他可选配置也是可能的。除非另有说明，术语“处理器”、“中央处理单元”和“CPU”是可以互换的。在使用术语“处理器”或“中央处理单元”或“CPU”来标识执行特定功能的单元的情况下，应该理解，除非另有说明，这些功能可以由单独的处理器或以任何形式排列的多个处理器执行，包括并行处理器、串行处理器、串联处理器或云处理/云计算配置。

图1示出了用于长壁开采的动力顶板支架(PRS)100。各PRS，例如PRS 100，被用于在采煤机穿过被开采物料的工作面(如下面进一步详细讨论)时支撑采煤机上方的矿井(例如，煤矿)顶板。PRS 100包括承载支架顶篷101和位于承载顶篷101与底座105之间的一对可控液压缸103。液压缸103的可控操作使顶篷101相对于底座105升高和降低，并且提供压力来保持顶篷101抵靠矿井顶板的位置。

图2示出了长壁开采系统200的示例，其包括以大致线性阵列排布的一系列PRS201。长壁开采系统200还包括被定位且控制成沿着一系列PRS 201移动的采煤机203。当采煤机203移动经过一系列PRS 201时，采煤机203旋转以切入采矿工作面的物料。刮板传送机(AFC)205也沿着一系列PRS 201放置在采煤机203的下方。当采煤机203切入采矿工作面时，切割的物料落在AFC 205上并沿着AFC 205朝梁式分段装载机207移动，梁式分段装载机207然后将切割的物料移向地面并离开采矿区域。采煤机203和AFC 205耦接到分段装载机207，从而在采煤机203完成沿着采矿工作面的切割行程之后，采煤机203和AFC 205离开一系列PRS 201并朝向采矿工作面前进，以使采煤机203可以开始另一次穿过采矿工作面的切割。

在各种布置和实施方式中，长壁开采系统200的各个部件均可由其自身的内部电子控制器来控制。在一些这样的实施方式中，这些多个电子控制器被进一步配置为例如通过有线或无线设备区域网络或通信总线彼此通信，以协调各个部件的操作。或者，长壁开采系统200的部件可由中央长壁控制系统控制，所述中央长壁控制系统向各个部件控制器发送命令和操作信号，和/或直接向操作部件提供控制信号，以提供长壁开采系统200的协调操作。

在图3的示例中，长壁系统控制器301包括处理器303和存储器305。存储器305存储由处理器303执行以控制长壁系统控制器301的操作的指令。长壁系统控制器301可通信地耦接到采煤机307，并提供信号和/或命令来调节旋转式采煤机马达309和线性采煤机马达311的运行，采煤机马达309、311使采煤机刀片沿着采矿工作面移动穿过一系列PRS。在一些实施方式中，采煤机307包括与长壁系统控制器301通信并继而控制旋转式采煤机马达309和线性采煤机马达311的操作的本地采煤机控制器(未示出)。在其它实施方式中，长壁系统控制器301将控制信号直接发送到旋转式采煤机马达309和线性采煤机马达311。类似地，长壁系统控制器301也可通信地耦接到传送机系统的AFC马达313，并且直接调节AFC马达313的操作，或通过一个或多个本地传送带控制器/本地破碎机控制器来调节AFC马达313的操作。

长壁系统控制器301还可通信地耦接到每个单独的PRS 315，并且调节活塞致动器317的操作以升高或降低PRS 315的顶篷。在该示例中，泵站(未示出)远离一系列PRS放置。泵站通过系统管线和返回管线而连接到一系列的PRS，其中系统管线向一系列的PRS提供加压的液压流体。泵站操作成保持系统管线中的压力。在该示例中，每个单独的PRS 315的活塞致动器317包括电磁阀，该电磁阀将PRS缸体可控地打开到返回管线，以可控地减小缸体中的压力(例如，以降低PRS)，以及将PRS缸体可控地打开到系统管线，以用于向PRS缸体填充加压流体——从而在某些情况下增加缸体内的流体压力并且升高PRS。用于每个单独的PRS 315的活塞致动器机构317还包括“止回阀”(即，泄压阀)，当缸体内的流体压力超过阈值时，止回阀自动连通大气并释放液压流体以减小缸体内的压力。

尽管在图3的示例中，单个泵站向长壁开采系统中的所有PRS提供系统管线和返回管线，并且活塞致动器317包括调节单独的PRS 315与远程泵站之间压力的阀(或多个阀)，但是在其它实施方式中，用于每个单独的PRS 315的各个活塞致动器317可以包括可控泵系统，可控泵系统将液压流体仅泵送到单独的PRS 315的活塞中，以升高该PRS 315的顶篷(或者增加由顶篷施加在矿井顶板上的压力)。此外，虽然本示例中的止回阀部件被描述为当内部流体压力超过阈值时自动打开的机械阀，但是在一些实施方式中，活塞致动器317的返回管线阀由控制器控制以作为“止回阀”。

图3的示例中的长壁系统控制器301还协调用于每个单独的PRS 315的PRS推进致动器319的操作。PRS推进致动器319的操作使得在采煤机移动经过PRS 315之后使PRS朝向采矿工作面推进(如下面进一步详细描述的)。在一些实施方式中，PRS推进致动器319包括将PRS耦接到AFC的可控液压活塞。在PRS顶篷下降后，活塞缩回并将PRS拉向AFC和采煤机。在一些这样的实施方式中，PRS推进致动器319的可控液压活塞还进行操作，以在PRS被设置到抵靠矿井顶板的新位置之后、通过扩张液压活塞并朝向采矿工作面推动采煤机和AFC而使采煤机和AFC向采矿工作面推进。

长壁系统控制器301还被配置成从每个PRS 315接收指示施加在PRS顶篷和矿井顶板之间的压力的压力值。在图3的示例中，每个PRS 315均包括压力传感器321，压力传感器321监测缸体内的流体压力并相应地操作PRS的阀，以调节从泵站接收或返回到泵站的流体压力。然而，在其他实施例中，系统可以被配置为使用其他机构间接确定流体压力。例如，在每个单独的PRS 315配备有其自己的专用流体泵的实施方式中，活塞缸内的流体压力可以基于泵的当前功率消耗来估计。如下面进一步详细讨论的，长壁控制系统301的一些实施方式被配置成监测矿井顶板的状况，并且基于从每个PRS 315接收到的压力值来调整长壁开采系统200的操作。

除了从每个PRS 315接收的压力值之外，长壁控制系统301还可通信地耦接到附加传感器323，并被配置为接收关于长壁开采系统200的当前状况/操作的附加信息，例如包括长壁开采系统部件的速度、位置等，以及关于矿井自身状况的附加信息，例如包括温度和湿度。这些信息和其他信息可以由长壁系统控制器301输出到用户界面325。在一些实施方式中，用户界面325位于矿井自身内部的、靠近长壁开采系统的操作者的位置，并且包括图形显示器329和一个或多个输入控件331。

长壁系统控制器301还可通信地耦接到布置于矿井之外的、位于地面上的一个或多个计算机系统(例如“地面”计算机333)。在一些实施方式中，地面计算机333还可通信地耦接到因特网或其他网络/云资源335，以与其他远程计算机系统交换开采状况/操作信息。例如，地面计算机333可以被配置为与集中式服务器连接，该集中式服务器从多个不同的矿井收集开采操作数据，并且使用所采集的信息来优化和提高开采性能。

控制系统的地面部分可以包括通过一个或多个计算机网络彼此电连接并且与长壁系统控制器301电连接的一个或多个服务器或其它计算机。服务器、计算机和长壁系统控制器301能够使用一个或多个网络协议进行通信，所述网络协议包括例如TCP/IP、UDP、监测控制和数据采集(SCADA)以及用于过程控制(OPC)的OLE。服务器和计算机还可以连接到外部广域网，例如包括公司网络或因特网335。在一些这样的实施方式中，长壁系统控制器301使用一种或多种方法将来自开采系统的事件、警报和传感器数据发送到服务器和计算机。例如，长壁系统控制器301可以将数据直接发送到地面上的数据库(例如，MySQL数据库)。替代地或额外地，由长壁系统控制器301从长壁开采系统200的各个部件和传感器接收的UDP数据包被转换成OPC数据并且合并成平面文件，平面文件然后被发送到地面计算机333。所述文件然后被本地存储，或经由因特网或其他网络335发送到另一位置处的中央数据库。存储在地面上的数据然后可被用于生成设计和优化未来开采计划的报告。

图4A和4B示出了在采煤期间长壁开采系统200的操作。如上所述，采煤机203移动经过每个PRS 100，并且沿着长壁切入采煤工作面405。在每次切割行程之后，采煤机203被进一步推进到采煤工作面405中。随着每个后续的切割行程，每个单独的PRS 100也被朝向采煤工作面405推进，从而继续支撑采煤机203上方的矿井顶板401，同时允许矿井顶板在PRS 100后方(即，与采煤机203相反)坍塌。在PRS 100后方的矿井顶板401的坍塌部分被称为采空区403。

如图4A中所示，在采煤机203经过PRS 100之前，每个单独的PRS 100被布置为具有在PRS 100和采煤机203的路径之间的间隙。当采煤机203移动经过每个单独的PRS 100时，该PRS 100降低并且朝向采煤工作面405推进。如图4B所示，该PRS 100已经推进，由此移除了PRS 100与采煤机203的路径之间的间隙。如图4B所示，矿井顶板401尚未在PRS 100之后立即坍塌。然而，随着更多的PRS随后朝向采煤工作面405推进，在一系列PRS之后的顶板的无支撑的重量增加，直到顶板坍塌。

图5示出了长壁系统控制器301如何操作每个单独的PRS 100以图4A和4B所示那样朝向采煤工作面405推进。在PRS被设置为支撑矿井顶板之后(步骤501)，长壁系统控制器301继续监测单独的PRS上的压力并确定该压力是否超过最大屈服阈值(步骤503)。如果超过屈服阈值，则触发PRS的“止回阀”。止回阀的触发通过降低PRS并减小压力来保护开采设备(步骤505)。然而，如果没有超过最大屈服阈值并且止回阀尚未被触发，则PRS继续支撑矿井顶板，直到采煤机经过PRS(步骤507)。一旦采煤机已经经过PRS，则长壁系统控制器等待定义的延迟时段(步骤509)。在此示例中，延迟时段被定义为：采煤机在经过特定的PRS之后必须沿着其路径行进的一段距离。一旦延迟已经期满(即，一旦采煤机已经从PRS移离了定义的距离)，则长壁系统控制器301降低该PRS(步骤511)，使该PRS朝向采煤工作面推进(步骤513)，并且设置该PRS以在新位置支持矿井顶板(步骤515)。理想情况下，PRS后面的矿井顶板部分将在PRS被设置在新的位置之后坍塌。在此示例中，当采煤机与PRS之间的距离达到定义的阈值距离时，PRS的降低-推进-设置(lower-advance-set，LAS)循环被启动。然而，在其它实施方式中，延迟根据时间段来定义，从而使得LAS循环在采煤机已经经过单独的PRS之后的定义的一段时间被启动。

图5所示的过程被重复用于每个单独的PRS，以及采煤机沿着采煤工作面进行的每个切割行程。因此，随着采煤机在每个单独的切割行程中沿其路径移动，每个单独的PRS被按顺序推进。同样，在理想状况下，每个PRS被设置在新位置以后，矿井顶板的坍塌将在每个PRS后方传播。因此，在某些情况下，采煤机沿采煤工作面的运动、每个PRS的连续推进以及PRS后方顶板坍塌的传播将表现为相移的、大致周期性的序列。然而，这种理想的相移并不总是会发生，并且如果矿井顶板不在PRS后方掉落，由每个PRS支撑的重量会随着PRS的推进而继续增加，而PRS后方矿井顶板的无支撑部分将会继续增长。在一些情况下，这种额外的压力会导致采煤工作面405朝向开采系统坍塌，从而在机器前面形成空隙。在其他情况下，无支撑的矿井顶板的重量可能会继续增加，直到较大部分的矿井顶板发生突然崩塌。在其他情况下，单独的PRS上的矿井顶板的重量可能会增加到超出最大屈服阈值，从而导致止回阀释放压力并降低PRS，以防止损坏开采设备。如果一个或多个PRS由于压力过大而完全降低，则控制系统将不能可靠地将PRS顶篷从矿井顶板降下，因此将不能使该PRS推向采矿工作面以使得它可以被重新设置在一个新的位置。如果长壁开采系统由于通过止回阀的压力释放而不再能够将PRS朝采煤工作面推进，那么开采操作可能需要暂停或延迟。

在一些实施方式中，图2的长壁开采系统200和图3的长壁系统控制器301被配置为连续地监测施加在每个PRS上的压力，以监测矿井顶板坍塌、评估矿井顶板坍塌的传播，以及在一些这样的实施方式中，调整长壁开采系统200的操作以改善矿井顶板坍塌的传播。图6示出了由长壁系统控制器301基于从长壁开采系统200中的每个PRS接收到的压力值而生成的“压力示意图”的示例。在一些实施方式中，该压力示意图显示在用户界面325的显示器329上，并被分析以确定关于矿井顶板坍塌的定性和定量信息。

图6的压力示意图包括一系列彩色编码的水平线——每条水平线对应于一系列PRS中不同的单独的PRS。每条线的颜色是不同的，以指示一段时间内每个单独的PRS的压力。例如，在一些实施方式中，随着相应PRS上的压力增加，单条线的颜色将变暗或对比度增强，并且随着相应PRS上的压力减小而变亮。实线601覆盖在压力示意图上，以指示在同一段时间内采煤机的位置。实线601穿过与单独的PRS相对应的单条颜色编码的线的点，指示采煤机在矿井中物理移动经过相同PRS的时刻。

在图6的示例中，压力示意图显示了PRS压力数据以及采煤机沿着采煤工作面总共十次切割行程的相应位置——采煤机的每条切割行程由罗马数字I-X标识。当在用户界面325的显示器329上显示时，所生成的压力示意图向长壁开采系统的操作者提供关于矿井顶板状况的信息。在一些实施方式中，长壁系统控制器301还被配置为分析生成的压力示意图，以检测和量化矿井顶板的各种状况，然后可以使用该状况来调整长壁开采系统200的操作。

在一些实施方式中，在理想状况下，当PRS被升高并“设置”到新位置时(或在此之后不久)，每个单独的PRS后方的一部分矿井顶板将坍塌。例如，在第一次切割行程中(图6中的行程I)，随着采煤机线601的经过，采矿工作面上的压力看起来均匀地下降。这表明矿井顶板的逐渐坍塌，这紧密跟随采煤机的运动以及每个PRS的LAS循环。

但是，在第三次切割行程中(图6中的行程III)，随着LAS循环的完成，至少一部分矿井顶板没有坍塌。相反，在PRS重新设置到新的位置之后，PRS中的流体压力迅速上升到其LAS之前的水平。此外，并非以同相的方式跟随LAS循环，一部分矿井顶板在第三切割行程(行程III)和第四切割行程(行程IV)之间坍塌。该延迟的坍塌事件在图6的压力示意图中作为相邻PRS中的一系列压力下降是可见的和可检测的，其形成压力示意图数据中的大致线性的线603。该可见的“线”603指示长壁开采系统中的几个相邻PRS上的压力的突然变化，并且通常指示长壁顶板已经在该组PRS之后逐渐坍塌，从而随着坍塌传播而逐渐减小每个相应PRS上的压力——虽然相对于LAS循环具有时间迁移的延迟。

图6的示例还示出了第五切割行程(行程V)与第六切割行程(行程VI)之间的第二可见“线”605。指示顶板坍塌事件的第三可见线607也存在于采煤机的第九切割行程(行程IX)和第十道切割行程(行程X)之间。如下面进一步详细讨论的那样，这个示例表明一系列异常的矿井顶板坍塌，在一些情况下，在顶板坍塌事件之间出现多个采煤机的切割行程。

图6的示例示出了颜色编码的压力示意图，其中使用颜色变化来示出每个PRS上的压力。然而，其他实施方式可以使用其他显示格式，以用于在用户界面325的显示器329上显示压力示意图。图7A、7B和7C示出了可能的显示/格式机制的三个示例。图7A的示例示出了使用与图6的示例中相同的颜色编码的显示方案(在本公开内容中使用灰度显示)示出PRS压力和采煤机在两个切割行程上的对应位置的压力示意图。图7B示出了使用点画密度(stippling density)来为相同的两个切割行程显示压力值的替代格式——具体而言，随着PRS上压力的增加，点画标记的相对密度增加，较低的点画密度相应指示较低的PRS上的压力。当使用单色(例如黑白)显示设备时，这种替代显示格式可能是特别有用的。

最后，图7C示出了用于如图7A和7B所示的相同的两个切割行程的另一种显示格式。在图7C的示例中，与示出每个PRS上的绝对压力不同，该图表示出了压力的相对变化。更具体地，彩色的像素指示每个单独的PRS上的压力变化超过阈值的时刻。在一些实施方式中，压力差值示意图包括用于显示压力变化的相对大小的颜色编码方案。然而，在其他实施方式中，可以生成单色压力差值图，其简单地识别每个单独的像素，每个单独的像素对应于在每个PRS上的、超过定义的压力差阈值的压力变化。

在一些实施方式中，长壁系统控制器301被配置为仅在显示器329上显示一种类型的压力示意图。然而，在其他实施方式中，长壁系统控制器301可以被配置为同时显示多个不同的压力示意图，或从用户处接收指示要在显示器329上显示的压力示意图的类型的选择。

如上面所讨论的，进一步分析由长壁系统控制器301生成的压力示意图可以，以提供关于每个单独的矿井顶板坍塌事件的定性信息。在一些实施方式中，然后由长壁系统控制器301使用该定性信息来调整长壁开采系统200的操作。图8-10示出了由长壁系统控制器301生成的压力示意图中表示的矿井顶板坍塌事件的不同示例。

图8的示例示出了通常跟随采煤机运动(因此，PRS的推进)的矿山顶板崩塌。由指示矿井顶板坍塌传播的压力数据所展示的线801与代表采煤机位置的线803的对应部分不完全平行，因此，矿井顶板坍塌的传播不完全是采煤机运动的“相移”。此外，采煤机位置线803与可检测的顶板坍塌线801之间的时间间距表明在LAS循环之后优选矿井顶板不会立即坍塌。

在图9的示例中，除了展示顶板坍塌线901和采煤机位置线903在时间上的差异之外，顶板坍塌线901的斜率与表示采煤机位置的线903的部分之间的差异更大。因此，在一些实施方式中以及一些开采状况下，长壁系统控制器301可以被配置为检测这种差异，并且定性地确定通过在图8的示例中的长壁开采系统200的操作能够更稳定地控制矿井开采坍塌事件，当遇到图9的示例中的压力数据时，可以对长壁开采系统200的操作进行调整，以改善采煤机的移动和矿井顶板坍塌的传播之间的相关性。

图10示出了又一示例，其中在表示矿井顶板坍塌事件的压力数据中显示的线1001基本上是竖直的，并且与表示采煤机位置的线1003的部分几乎没有相似性。在此示例中，穿过多个PRS的压力突然下降表明矿井顶板的较大部分突然坍塌，而不是矿井顶板坍塌受控地逐渐传播。在一些实施方式中，当线1001的斜率指示突然坍塌时，可以将警报从长壁系统控制器301发送到地面计算机333，并且可以暂停长壁开采系统200的操作，直到长壁开采系统200、矿井和任何矿井人员的状况可以被进一步评估，并且确认尽管矿井突然坍塌但是开采操作仍然可以继续。

应该理解，尽管图8、9和10讨论了检测具有正斜率的线，这是由于在给定示例中信息是如何显示的。由于采煤机沿矿井前后移动，因此在压力示意图数据中也会检测到代表坍塌事件的、具有负斜率的压力突然变化的线——特别是在采煤机经过之后，也显示为具有负斜率的线覆盖在压力示意图上。

在一些实施方式中，长壁开采系统200的使用者或在地面计算机333处监视长壁开采系统200的操作的使用者可以在视觉上检查由长壁系统控制器301生成的压力示意图并手动调整长壁开采系统200的操作。然而，在至少一些实施方式中，长壁系统控制器301被配置成分析来自压力示意图的压力数据并相应地自动调整长壁开采系统的操作。

图11示出了如何配置长壁系统控制器301以基于观测到的压力示意图数据来自动优化/调整长壁开采系统200操作的示例。长壁系统控制器301从长壁开采系统200中的每个单独的PRS连续地接收压力数据(步骤1101)，并且生成压力示意图(步骤1103)。然后，长壁系统控制器301评估压力数据和生成的压力示意图。当检测到“分组的”压力变化(例如，跨多个相邻PRS的、时间上相关的压力变化)时(步骤1105)，长壁系统控制器301基于压力数据产生最佳拟合的“坍塌线”(步骤1107)。在该示例中，首先将“坍塌线”的斜率与斜率阈值进行比较(步骤1109)，如果超过斜率阈值，则长壁系统控制器301确定已经发生了“突然坍塌”(步骤1111)并且通过因特网335向用户接口325、地面计算机333或远程计算机系统发送通知或警报信号(例如，图10所示的情形)(步骤1113)。

如果坍塌线的斜率小于斜率阈值，并且长壁系统控制器301确定坍塌事件不是“突然坍塌”，而是传播的坍塌，则将坍塌线的斜率与采煤机位置线的相应部分的斜率进行比较(步骤1115)。如果斜率差值超过定义的“斜率差值阈值”(步骤1117)，则长壁系统控制器301确定采煤机移动得太快或太慢，以至于不能调节矿井顶板坍塌的传播(例如，图9所示的情形)。基于所计算的斜率差值来调整采煤机沿着采煤工作面的线性运动的速度(步骤1119)，以使采煤机位置线的斜率更接近地匹配坍塌线的斜率。

如果坍塌线的斜率大体上匹配采煤机位置线的斜率(步骤1117)，则长壁系统控制器301确定采煤机的线性运动的速度是适当的。然后，长壁系统控制器301基于压力数据来评估用于推进PRS的当前控制方案。具体而言，长壁系统控制器301计算采煤机位置与坍塌线之间的平均的时间间距(步骤1121)(例如，针对每个PRS在压力示意图的X轴上的坍塌线801与采煤机位置线803之间的平均Y距离)。如果坍塌线与采煤机位置线之间的平均的时间间距超出了所定义的允许范围(步骤1123)，则长壁系统控制器确定每个单独的PRS推进之后在每个PRS后面的顶板坍塌发生得太快或太慢，并将相应地调节采煤机经过与PRS调整之间的延迟(步骤1125)。

例如，如果采煤机位置与坍塌线之间的平均的时间间距太大，那么由PRS支撑的矿井顶板的总重量将会同样较大。响应于检测到这种状况，长壁系统控制器301可以缩短定义的延迟时段，以使得每个单独的PRS在采煤机经过之后更早推进，从而便于PRS之后的矿井顶板更早坍塌。

如上所述，在一些采矿情况下以及在长壁开采系统的一些实施方式中，当PRS在LAS循环结束(或之后不久)被重新设置时，理想地发生顶板坍塌。在这样的状况下，在采煤机的切割行程之间的压力示意图数据中可能不会看到“坍塌线”。如此，长壁系统控制器301可进一步配置成当PRS在新位置升高时，通过监测缸体内的流体压力来检测矿井顶板的一部分是否坍塌。图12A展示了用于在PRS被重置时检测正常坍塌事件的一个示例。在PRS推进到新的位置(步骤1201)之后，活塞缸体上的阀门打开，由此增加活塞缸体内的压力，直到达到阈值(例如从泵站的“系统”线路内的流体压力)(步骤1203)。在流体压力达到阈值之后，阀门关闭，并且长壁系统控制器301继续监测缸体内的流体压力(步骤1205)。如果流体压力在阀门关闭之后没有立即增加(或者如果增加速率类似地低于阈值)，则长壁系统控制器301确定PRS未在支撑未坍塌的矿井顶板的过度重量，因此，在完成LAS循环之后已经发生了矿井顶板的正常坍塌(步骤1207)。然而，如果在阀门已经关闭之后压力继续快速增加到LAS之前的压力水平，则长壁系统控制器301确定PRS因矿井顶板的未坍塌部分而在支撑过度的顶板重量。

在一些实施方式中，长壁系统控制器301还可以被配置成评估来自压力示意图的定量信息。例如，当长壁系统控制器301确定矿井顶板的一部分没有如预期的那样坍塌(使用图12A的方法)时，长壁系统控制器301可以使用图12B的方法进一步评估在矿井顶板坍塌事件之间采煤机进行的切割行程的数量。当采煤机正在操作时(步骤1211)，系统检测指示矿井顶板坍塌事件的相邻PRS中的压力变化，并且计算从最后检测到的坍塌事件以来由采煤机进行的切割行程的次数(步骤1213)。如果切割行程的次数小于阈值(步骤1215)，则系统继续操作(步骤1217)。然而，如果行程次数超过预定义的阈值，则长壁系统控制器301施加缓解动作(步骤1219)。

由长壁系统控制器301施加的特定类型的缓解可以在不同的实施方式中进行变化并且取决于具体的开采操作。例如，当系统检测到一定数量的切割行程已经完成而没有坍塌事件时，长壁系统控制器301可以简单地生成输出在用户界面325上或者传送到地面计算机333的警报。在其他实施方式中，该系统可以被配置成调整长壁开采系统的切割模式。例如，可以调整操作，以使PRS没有被定位成线性布置，而是将PRS逐渐移动到更弯曲或弧形的布置中，从而在长壁的中央部分(此处施加到PRS上的重量最大)提供额外的支撑。

图13示出了使用由长壁系统控制器301生成的压力示意图而应用的定量监测技术的另一示例。在开采操作期间，采煤机的移动可暂时中止，以允许机械系统维护或操作人员休息。然而，在长壁开采系统200空闲时，矿井顶板施加在系统上的压力可以继续改变。在图13的方法中，当采煤机空闲时(步骤1301)，长壁系统控制器301继续调节PRS致动器以支撑矿井顶板。随着压力变化和增加，一些PRS可能接近或达到止回阀开始从活塞缸体释放压力的屈服状态。长壁系统控制器301计算处于定义百分比的屈服状态的PRS的数量(步骤1303)。只要处于定义百分比的屈服状态的PRS的数量保持低于阈值(步骤1305)，系统就可以保持空闲(步骤1307)。然而，当处于定义百分比的屈服状态的PRS的数量超过阈值时，则系统施加缓解动作(步骤1309)。

如前所述，由长壁系统控制器301施加的特定类型的缓解可以在不同的实施方式中变化并且取决于具体的开采操作。在一些实施方式中，当超过多个阈值时，可以施加不同的缓解。例如，系统可以在第一数量的PRS达到定义百分比的屈服状态时产生警示的警报，并且当PRS的数量增长超过第二阈值时，长壁系统控制器301可以自动开始将恢复采煤机操作的系统重启。

在一些实施方式中，系统被配置为简单地显示压力示意图(例如，如图6所示)。然而，在其他实施方式中，系统可以被配置为提供指示矿井顶板稳定性的状况的附加图形化信息。例如，图14示出了在用户界面325的显示器329上显示的用于被配置成监测处于或接近屈服状况的PRS的数量(例如，使用图13的方法)的系统的图形化显示。在此示例中，显示器上部的压力示意图类似于前面参考图6所讨论的压力示意图。然而，图14中显示器的下部包括使用颜色编码指示在相同的一段时间内的处于各种百分比的压力能力的PRS的数量的时间线直方图。每次，图14的图形化显示展示了处于95-100％屈服压力阈值的PRS的数量、处于90-95％屈服压力阈值的PRS的数量等等。更深的、对比度更强的颜色表示：在任何给定时间，每个“直方图区间”内的PRS数量更多。

在图14的具体示例中，在1401处采煤机的操作暂时停止。图14的图形化显示的下部示出：在1401处停止采煤机的移动之后，接近屈服压力阈值的PRS的数量增加，直到在1403处恢复采煤机的操作。

包括压力示意图和时间线直方图的图14的显示格式提供了关于压力变化和矿井顶板状况的附加视觉的、可检测的信息。例如，当在1401处停止采煤机的操作时，时间直方图指示处于或接近屈服状况的PRS的数量逐渐增加(由线1405指示)。在一些实施方式中，长壁系统控制器301被配置为检测和评估直方图数据中的这种改变，如下面进一步详细讨论的。此外，即使在图14的示例中没有看到“表示压力突然下降的线”，在压力示意图的中部也存在较深色的区域1407。这一区域表明，越来越多数量的PRS上的压力超过了预期水平。在一些实施方式中，长壁系统控制器301被配置为检测压力示意图数据中的形状和图案，并且施加适当的缓解(例如，生成警报或修正长壁开采系统的操作)。

在一些实施方式中，长壁系统控制器301还被配置为以附加或替代机制来显示这样的信息。例如，代替使用图14的时间线直方图来示出处于过度压力下的PRS的数量，长壁系统控制器301可以被配置为显示(临时地或者作为主系统显示的一部分)瞬时压力直方图，如图15所示。

如以上参考图13所讨论的，系统可以被配置成监测直方图的各个区间(bin)，并且当PRS的数量处于或高于特定压力阈值(例如，屈服压力的百分比)时启动缓解。然而，如上所述，在其它实施方式中，控制系统可以被配置为监测图14的时间线直方图中的变化，并且通过跟踪直方图的每个区间中的PRS的数量的速率来预测特定数量的PRS(或者工作面的百分比)将达到或者接近屈服状况的时间点。根据此预测，控制系统可以生成指示采矿人员何时必须返回矿井以恢复长壁开采系统运行的警报。此警报可以以“倒计时”的形式传输或显示。

图16示出了这种方法的示例。当系统从PRS接收压力数据时(步骤1601)，系统不断地更新压力示意图和时间直方图(步骤1603)。基于所收集的数据，系统评估时间线直方图以检测区间变化的可能模式(例如，图14中的线1405)(步骤1605)。在检测到指示直方图的区间成分的变化的模式之后，系统处理形状数据以识别用于该形状的公式化的最佳拟合。例如，系统可以评估直方图数据中的变化是否能够被最好地表示为线性函数、指数函数或多个其他预编程函数中的一个。一旦为直方图数据中检测到的形状识别出“最佳拟合”函数，系统就能够预测该模式将来如何继续演变，并基于该信息预测在长壁开采系统中的定义数量(或百分比)的PRS处于或者接近屈服状况之前所剩余的时间(步骤1607)。基于该估计，系统输出并显示指示剩余时间的预测量的倒计时(步骤1609)。

尽管在这个示例中，系统在从PRS接收到新的压力数据时不断地更新直方图和压力示意图数据，但是模式检测和“最佳拟合”预测模型只是周期性地被执行，从而限制系统上的计算负载。这样，在进行预测之后，在处理数据和更新预测之前，系统将等待延迟时段(步骤1611)。在一些具体实现中，估计之间的延迟时段的持续时间保持不变。然而，在其它实施方式中，延迟时段会改变，从而使得随着“倒计数”(即，预测的时间量保持不变，直到定义数量的PRS接近屈服状况)接近于零而更频繁地更新预测。

上面的示例示出了使用上述系统和方法可以识别的几个潜在可检测的矿井顶板状况。然而，在一些实施方式中，基于来自每个PRS的流体压力信息和/或使用所生成的压力示意图可以确定关于矿井顶板的状况的替代或附加信息。例如，图17示出了用于检测矿井顶板不稳定性的方法，所述不稳定性包括顶板过早崩塌和坍塌失败。在每个PRS被降下和推进之后(步骤1701)，活塞缸体的阀门打开至泵站的系统管线，以增加活塞中的流体压力(步骤1703)。这导致了PRS的顶篷朝向矿井的顶板升高。

在正常操作状况下，阀门保持打开直到缸体内的流体压力达到阈值(步骤1705)。然后关闭阀门(步骤1709)，并且系统继续监测流体压力以确定矿井顶板如何影响缸体内的流体压力，因为该变化率可能指示矿井顶板的状况。

例如，泵站可以被配置为通过系统管线向PRS提供3500PSI的流体压力，并且每个PRS可以被配置为在7000PSI时屈服(即释放止回阀)。在LAS循环之后，可以打开阀门直到液压系统将活塞缸体的内部压力增加到3500PSI，然后关闭阀门。由于采煤机继续跨过采矿工作面移动，作用在PRS顶篷上的矿井顶板的重量使得流体压力在下一个LAS循环之前逐渐上升到6500PSI。如果在下一个LAS循环之后，矿井顶板按预期倒塌，在关闭阀门之后，顶篷的液压系统重量将再次从3500PSI增加到6500PSI。然而，如果顶板没有如预期的那样坍塌，那么在它被设置在新的位置后，矿井顶板的重量将快速地作用于PRS，并且在关闭阀门之后，缸体内的流体压力将迅速上升在LAS循环之前检测到的内部压力。

回到图17的方法，在阀门关闭之后，系统确定缸体内的流体压力的变化率(步骤1711)；如果该变化率没有超过阈值(步骤1713)，则系统得出结论：在完成LAS循环之后，矿井顶板已经如预期的那样坍塌(步骤1715)。但是，如果变化率超过阈值，则这可能表示矿井顶板坍塌失败(步骤1717)。系统确定在相邻PRS中是否已经检测到其他可能的坍塌失败(步骤1719)；如果是，则系统确认矿井顶板已经失败并且可以施加缓解(步骤1721)。然而，在一些实施方式中，如果在相邻的PRS中尚未检测到可能的坍塌失败，则矿井失败的坍塌还不能被确认，并且系统在施加缓解之前继续监测系统(步骤1723)。

在图17的方法中，所监测的压力数据也可以指示过早的顶板坍塌。如果在PRS被重新设置在新的位置之前，矿井的顶板已经坍塌或开始崩塌，那么PRS的顶篷可能无法在新位置与矿井顶板接触，或者矿井顶板不能合适地将其重量分配到特定的PRS上。在图17的示例中，如果活塞在缸体中的流体压力达到阈值(步骤1705)之前将PRS的顶篷升高到最大位置(步骤1707)，则系统检测到可能的“顶板空隙”(步骤1725)，这可能指示矿井顶板过早崩塌或坍塌。或者，代替确定活塞已经达到其最大高度，系统可能被配置为基于活塞在预期定义的时间段内是否未能达到阈值流体压力来检测潜在的顶板空隙状况。

当检测到可能的顶板空隙时(步骤1725)，系统关闭阀门(步骤1727)并且确定在相邻的PRS中是否已经检测到任何其他可能的空隙(步骤1729)。如果是，则确认顶板空隙(步骤1731)，并且系统施加适当的缓解。例如，该系统可以缩短采煤机经过和LAS循环开始之间的延迟时间(参见例如图5)。再次，在这个示例中，如果在相邻的PRS中还没有检测到其他可能的顶板空隙，则系统还没有确认顶板空隙状况，而是继续监测顶板状况(步骤1733)。

图2中所示的长壁开采系统200仅仅是长壁开采系统的一个示例，并且在其他实施例中可以包括额外的或替代的部件和/或配置。类似地，图3所示的控制系统的框图也仅仅是一个示例。在其它实施方式中，长壁开采系统的单个部件(例如，采煤机、PRS、传送机)可以各自具有其各自的控制器。这样，以上使用的短语“长壁系统控制器”可以指的是如图3的示例中所示的单独的系统控制器或多个共同提供长壁开采系统的协调操作的部件级控制器。

因此，除了其它之外，本发明提供了基于多个动力顶板支架件中的每一个活塞缸体内的液压压力和使用图形化压力示意图来监测长壁矿井的顶板的稳定性的系统和方法，所述图形化压力示意图描绘在一段时间内施加在每个单独的动力顶板支架上的压力和采煤机的相对位置。权利要求中阐述了本发明的各种特征和优势。

Claims (24)

1.一种长壁开采系统，其特征在于，所述长壁开采系统包括：

多个动力顶板支架，每个动力顶板支架均包括可控液压活塞，所述可控液压活塞被配置成将可调支撑压力施加在矿井顶板上；以及

电子控制单元，所述电子控制单元被配置为

从所述多个动力顶板支架中的每个动力顶板支架接收数据，所述数据指示每个相应的可控液压活塞内的流体压力，并且

基于在一段时间内所接收到的数据的变化，监测所述矿井顶板的状况。

2.根据权利要求1所述的长壁开采系统，其特征在于，所述长壁开采系统还包括：采煤机，所述采煤机被配置为随着所述多个动力顶板支架沿着采矿工作面连续布置而移动穿过所述采矿工作面，

其中所述电子控制单元被配置成基于在一段时间内所接收的数据的变化，通过生成图形化压力示意图来监测所述矿井顶板的状况，所述图形化压力示意图包括：

多条平行显示线，每条平行显示线均提供在所述一段时间内所述多个动力顶板支架的可控液压活塞中的不同的一个可控液压活塞内的流体压力的指示；

采煤机位置线，所述采煤机位置线指示在所述一段时间内的所述采煤机相对于所述多个动力顶板支架的位置，所述采煤机位置线覆盖在所述多条平行显示线上。

3.根据权利要求2所述的长壁开采系统，其特征在于，所述电子控制单元还被配置为通过检测多个相邻动力顶板支架中的流体压力的时间上类似的变化来监测所述矿井顶板的状况，所述变化指示矿井顶板坍塌事件。

4.根据权利要求3所述的长壁开采系统，其特征在于，所述电子控制单元还被配置为：基于指示所述矿井顶板坍塌事件的、流体压力的检测到的变化，通过确定所述图形化压力示意图中的线性最佳拟合坍塌线来监测所述矿井顶板的状况。

5.根据权利要求4所述的长壁开采系统，其特征在于，所述电子控制单元还被配置为通过以下方式监测所述矿井顶板的状况：

将所述线性最佳拟合坍塌线的斜率与突然坍塌斜率阈值进行比较，以及

当所述线性最佳拟合坍塌线的斜率超过所述突然坍塌斜率阈值时，确定所述矿井顶板的、延伸跨过多于一个动力顶板支架的一部分突然坍塌，

其中所述电子控制单元还被配置成响应于确定所述矿井顶板的一部分突然坍塌而将警报传送到远程计算机。

6.根据权利要求4所述的长壁开采系统，其特征在于，所述电子控制单元还被配置为通过将所述线性最佳拟合坍塌线的斜率与所述采煤机位置线的至少一部分的斜率进行比较来监测所述矿井顶板的状况，并且

其中所述电子控制单元还被配置为基于所述线性最佳拟合坍塌线的斜率与所述采煤机位置线的斜率之间的差值来调整所述采煤机跨过所述采矿工作面的线性移动的速度。

7.根据权利要求4所述的长壁开采系统，其特征在于，所述电子控制单元还被配置为通过计算所述线性最佳拟合坍塌线与所述采煤机位置线的至少一部分之间的平均时间间隔来监测所述矿井顶板的状况，并且

其中所述电子控制单元被还被配置成

响应于所述采煤机沿着所述采矿工作面移动经过单独的动力顶板支架，在延迟后降低、推进和设置每个动力顶板支架，以及

基于所述线性最佳拟合坍塌线与所述采煤机位置线之间的平均时间间隔来调整所述延迟的持续时间。

8.根据权利要求2所述的长壁开采系统，其特征在于，所述长壁开采系统还包括用户界面，所述用户界面包括显示器，并且其中所述电子控制单元被配置为将所述图形化压力示意图输出到所述用户界面的显示器。

9.根据权利要求1所述的长壁开采系统，其特征在于，所述电子控制单元还被配置为将所述流体压力数据传送给远程计算机系统，其中所述远程计算机系统被配置为接收来自多个长壁开采系统的流体压力数据，并基于所接收的流体压力数据开发优化的开采程序。

10.根据权利要求1所述的长壁开采系统，其特征在于，所述电子控制单元还被配置为基于监测到的所述矿井顶板的状况来调整所述长壁开采系统的操作。

11.根据权利要求1所述的长壁开采系统，其特征在于，所述电子控制单元还被配置为基于每个相应的可控液压活塞内的流体压力来确定指示由每个相应的动力顶板支架施加到所述矿井顶板的可调支撑压力的值。

12.一种使用长壁开采系统监测矿井顶板的状况的方法，其特征在于，所述方法包括：

操作多个沿采矿工作面连续布置的动力顶板支架，以在矿井顶板上施加可调支撑压力；

操作采煤机移动穿过所述采矿工作面并切入所述采矿工作面；

从所述多个动力顶板支架中的每个动力顶板支架接收数据，所述数据指示由每个相应的动力顶板支架施加到所述矿井顶板的可调支撑压力；

基于从每个动力顶板支架接收的数据来生成图形化压力示意图，所述图形化压力示意图包括：

多条平行显示线，每条平行显示线均提供在所述一段时间内的所述多个动力顶板支架的可控液压活塞中的不同的一个可控液压活塞内的流体压力的指示；和

采煤机位置线，所述采煤机位置线指示在所述一段时间内所述采煤机相对于所述多个动力顶板支架的位置，所述采煤机位置线覆盖在所述多条平行显示线上；以及

基于在所述图形化压力示意图中显示的所述可调支撑压力的变化来监测所述矿井顶板的状况。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，从每一个所述动力顶板支架接收的数据包括由所述动力顶板支架的致动器所施加的压力的测量值。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，操作多个动力顶板支架包括可控地调节至少一个所述动力顶板支架的液压活塞的缸体内的流体压力，并且

其中由所述动力顶板支架的致动器施加的压力的测量值包括所述至少一个所述动力顶板支架的液压活塞的缸体内的流体压力的测量值。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在用户界面上显示所述图形化压力示意图。

16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述图形化压力示意图发送到远程计算机系统，

分析所述图形化压力示意图和多个额外的压力示意图，以基于由所述多个动力顶板支架施加到所述矿井顶板的可调支撑压力来开发优化的开采程序。

17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，监测所述矿井顶板的状况包括通过检测由多个相邻动力顶板支架施加到所述顶板的可调支撑压力的时间上类似的变化，所述变化指示矿井顶板坍塌事件。

18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于监测到的所述矿井顶板的状况来调整所述长壁开采系统的操作。

19.一种用于长壁开采系统的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括处理器和存储指令的存储器，所述指令在由所述处理器执行时使所述控制系统进行下述操作：

操作沿采矿工作面连续布置的多个动力顶板支架，以在矿井顶板上施加可调支撑压力；

操作采煤机移动穿过所述采矿工作面并切入所述采矿工作面；

从所述多个动力顶板支架中的每个动力顶板支架接收数据，所述数据指示由每个相应的动力顶板支架施加到所述矿井顶板的可调支撑压力；

基于从每个动力顶板支架接收的数据来生成图形化压力示意图，所述图形化压力示意图包括：

多条平行显示线，每条平行显示线均提供在所述一段时间内的所述多个动力顶板支架的可控液压活塞中的不同的一个可控液压活塞内的流体压力的指示；和

采煤机位置线，所述采煤机位置线指示在所述一段时间内的所述采煤机相对于所述多个动力顶板支架的位置，所述采煤机位置线覆盖在所述多条平行显示线上；以及

基于在所述图形化压力示意图中显示的所述可调支撑压力的变化来监测所述矿井顶板的状况。

20.根据权利要求19所述的控制系统，其特征在于，从所述动力顶板支架中的每一个接收的数据包括由所述动力顶板支架的致动器施加的压力的测量值。

21.根据权利要求20所述的控制系统，其特征在于，所述指令在由所述处理器执行时使所述控制系统通过可控地调节至少一个所述动力顶板支架的液压活塞的缸体内的流体压力来操作所述多个动力顶板支架，并且

其中由所述动力顶板支架的致动器施加的压力的测量值包括所述至少一个所述动力顶板支架的液压活塞的缸体内的流体压力的测量值。

22.根据权利要求19所述的控制系统，其特征在于，所述指令在由所述处理器执行时还使所述控制系统在用户界面上显示所述图形化压力示意图。

23.根据权利要求19所述的控制系统，其特征在于，所述指令在由所述处理器执行时还使所述控制系统基于监测到的所述矿井顶板的状况来调整所述长壁开采系统的操作。

24.根据权利要求19所述的控制系统，其特征在于，所述指令在由所述处理器执行时使所述控制系统通过检测由多个相邻动力顶板支架施加到所述顶板的可调支撑压力的时间上类似的变化来监测所述矿井顶板的状况，所述变化指示矿井顶板坍塌事件。