CN108119139B - 一种采煤控制系统、采煤系统和液压支架 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种采煤控制系统、采煤系统和液压支架，采煤控制系统包括：安装在一个液压支架上的至少一个发射接收天线、安装在液压支架上的信号采集站和安装在采煤装置上的数据处理主站；所述信号采集站控制所述发射接收天线发射电磁波信号，电磁波信号在煤岩界面产生信号回波，所述发射接收天线接收信号回波并将信号回波传送给所述信号采集站，所述信号采集站根据信号回波计算得到单点煤岩信息并将所述单点煤岩信息发送给数据处理主站，所述数据处理主站根据至少一个所述单点煤岩信息得到煤岩分界面信息，并根据所述煤岩分界面信息控制所述采煤装置。本发明解决了人工打眼探测煤岩界面的方式带来的测量不准确、劳动强度大和效率低等问题。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭领域，尤其涉及一种采煤控制系统、采煤系统和液压支架。
背景技术
在我国煤炭行业中，综采采煤工艺机械化、自动化和信息化水平不断提高，采、装、运、支和处五大工序自动化程度越来越高，其中煤岩识别的准确程度对于准确地掌握顶底煤割煤力度、保证煤质、准确地计算回收率和节约煤炭资源关系密切。
现有技术中，采用人工打眼的方法对煤岩分界面进行识别，这种方法劳动强度大，并且跟不上工作面的推进，严重影响工作面生产效率。如何快速、高效和自动化地识别煤岩分界是大中型高产高效矿井期待解决的问题。
发明内容
基于以上问题，本发明提出一种采煤控制系统、采煤系统和液压支架，解决了通过人工打眼探测煤岩界面的方式带来的测量不准确、劳动强度大和效率低等问题。
本发明提出一种采煤控制系统，包括：
安装在一个液压支架上的至少一个发射接收天线、安装在液压支架上的信号采集站和安装在采煤装置上的数据处理主站；
所述信号采集站控制所述发射接收天线发射电磁波信号，电磁波信号在煤岩界面产生信号回波，所述发射接收天线接收信号回波并将信号回波传送给所述信号采集站，所述信号采集站根据信号回波计算得到单点煤岩信息并将所述单点煤岩信息发送给数据处理主站，所述数据处理主站根据至少一个所述单点煤岩信息得到煤岩分界面信息，并根据所述煤岩分界面信息控制所述采煤装置。
此外，所述发射接收天线安装在所述液压支架的顶梁伸缩梁上。
此外，在所述顶梁伸缩梁的侧面和正上面分别安装所述发射接收天线。
此外，所述发射接收天线安装时，使每两个安装了所述发射接收天线的所述液压支架之间间隔有预设数量的未安装所述发射接收天线的所述液压支架。
此外，所述发射接收天线为发射接收一体化天线，所述发射接收一体化天线为箱型结构，在所述箱型结构的侧壁上布置天线的线路。
此外，所述信号采集站包括信号发生模块和数据采集处理模块；
所述信号发生模块用于使所述发射接收天线发射电磁波信号，所述数据采集处理模块用于接收信号回波并计算得到所述单点煤岩信息。
此外，所述信号采集站还包括人机交互模块，用于输入设备信息和/或输出所述单点煤岩信息。
此外，所述数据处理主站根据至少一个所述单点煤岩信息得到煤岩分界面信息包括：若只有一个所述单点煤岩信息，则将所述单点煤岩信息作为所述煤岩分界面信息，若至少有两个以上所述单点煤岩信息，则将两个以上所述单点煤岩信息进行连线得到所述煤岩分界面信息。
此外，所述数据处理主站通过与所述采煤装置的摇臂有线或无线连接控制所述摇臂。
此外，所述信号采集站通过无线连接将所述单点煤岩信息发送给所述数据处理主站。
另一方面，本发明还提出一种采煤系统，包括上述所述的采煤控制系统，还包括：液压支架和采煤装置。
另一方面，本发明还提出一种液压支架，包括：
液压支架本体、发射接收天线和信号采集站；
至少一个所述发射接收天线安装在所述液压支架的顶梁伸缩梁上，所述信号采集站安装在所述液压支架上。
此外，在所述顶梁伸缩梁的侧面和正上面分别安装所述发射接收天线。
此外，所述信号采集站安装在所述液压支架的底座上。
此外，所述发射接收天线为发射接收一体化天线，所述发射接收一体化天线为箱型结构，在所述箱型结构的侧壁上布置天线的线路。
此外，所述液压支架还包括与所述发射接收一体化天线配合安装的天线防护盖。
通过采用上述技术方案，具有如下有益效果：
解决了通过人工打眼探测煤岩界面的方式带来的测量不准确、劳动强度大和效率低等问题，提高了探测煤岩界面的处理速度和探测精度，保证了煤岩界面的参数能够实时导出发送给采煤装置，使无人化作业能够连续进行。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的采煤控制系统的模块图；
图2是本发明一个实施例提供的液压支架的主视图；
图3是本发明一个实施例提供的液压支架的俯视图；
图4是本发明一个实施例提供的液压支架的前视图；
图5是本发明一个实施例提供的液压支架的轴测结构示意图；
图6是本发明一个实施例提供的液压支架的仰视图；
图7是本发明一个实施例提供的采煤装置操作侧视图。
具体实施方式
以下结合具体实施方案和附图对本发明进行进一步的详细描述。其只意在详细阐述本发明的具体实施方案，并不对本发明产生任何限制，本发明的保护范围以权利要求书为准。
参照图1，本发明提出一种采煤控制系统，包括：
安装在一个液压支架上的至少一个发射接收天线20、安装在液压支架上的信号采集站30和安装在采煤装置上的数据处理主站B；
信号采集站30控制发射接收天线20发射电磁波信号，电磁波信号在煤岩界面产生信号回波，发射接收天线20接收信号回波并将信号回波传送给信号采集站30，信号采集站30根据信号回波计算得到单点煤岩信息并将单点煤岩信息发送给数据处理主站B，数据处理主站B根据至少一个单点煤岩信息得到煤岩分界面信息，并根据煤岩分界面信息控制采煤装置。
可选地，电磁波信号为高频电磁波信号。
信号采集站30控制发射接收天线20发射高频电磁波信号，高频电磁波信号在到达煤岩界面或者异常构造界面时，会产生信号回波，发射接收天线20接收信号回波，信号采集站30通过计算信号回波在煤层介质中的传播时间乘以信号回波在煤层介质中的传播速度，得到单点煤岩信息，单点煤岩信息至少包括煤层厚度信息，从而实现对煤岩界面和异常构造的探查。
当一个液压支架上安装两个以上发射接收天线20时，信号采集站30对每个发射接收天线20给予一个地址编码，不同的发射接收天线20对应不同的地址编码，信号采集站30根据地址编码识别发射接收天线20。
数据处理主站B接收信号采集站30发送的单点煤岩信息，将多个单点煤岩信息进行连接，得到一条线，即为煤岩分界面信息。
本发明实施例通过信号采集站30控制发射接收一体化天线20发射高频电磁波信号和接收信号回波，计算得到单点煤岩信息，通过数据处理主站B接收不同信号采集站30发送的单点煤岩信息得到煤岩分界面信息，解决了通过人工打眼探测煤岩界面的方式带来的测量不准确、劳动强度大和效率低等问题，提高了探测煤岩界面的处理速度和探测精度，保证了煤岩界面的参数能够实时导出发送给采煤装置，使无人化作业能够连续进行。
参照图2，在其中的一个实施例中，发射接收天线20安装在液压支架的顶梁伸缩梁102上。
当使用发射接收天线20时，将顶梁伸缩梁102从顶梁101探出，当不需要使用发射接收天线20时，根据实际情况，可以将顶梁伸缩梁102收回到顶梁101中，以保证采煤装置在割煤时不会损坏到发射接收天线20。将发射接收天线20安装在液压支架上，使多个液压支架上的发射接收天线20可以同时采集到不同位置的单点煤岩信息，从而不需要采煤装置移动或者滚动去采集不同位置的单点煤岩信息，采煤装置经常移动或者滚动会减少采煤装置的寿命。
在其中的一个实施例中，参照图3、图4和图5，在顶梁伸缩梁102的侧面和正上面分别安装发射接收天线20。护帮板109用于保护顶梁伸缩梁102。
在探测煤岩界面时，对煤壁和顶板两个方向进行探测时，能够更好的探测到煤岩界面的煤层厚度等参数，所以当在顶梁伸缩梁102的侧面和正上面分别安装发射接收一体化天线20时，能够对煤壁和顶板两个方向进行探测，从而实现对顶梁101上方留煤的厚度和煤壁前方异常构造的探查。
可选地，发射接收一体化天线20安装在顶梁伸缩梁102的侧面的中间位置和顶梁伸缩梁102正上面的中间位置。
在其中的一个实施例中，发射接收天线20安装时，使每两个安装了发射接收天线20的液压支架之间间隔有预设数量的未安装发射接收天线20的液压支架。如使每两个安装了发射接收天线20的液压支架之间间隔3或5个液压支架，为了节约成本的同时，又能够获取煤岩分界面信息，所以采取每间隔预设数量的液压支架安装发射接收天线20。
在其中的一个实施例中，发射接收天线20为发射接收一体化天线，发射接收一体化天线为箱型结构，在箱型结构的侧壁上布置天线的线路。箱型结构能够节约布置天线的线路的空间。
在其中的一个实施例中，信号采集站30包括信号发生模块和数据采集处理模块；
信号发生模块用于使发射接收天线20发射电磁波信号，数据采集处理模块用于接收信号回波并计算得到单点煤岩信息。
通过计算信号回波在煤层介质中的传播时间乘以信号回波在煤层介质中的传播速度，得到单点煤岩信息，单点煤岩信息至少包括煤层厚度信息。
在其中的一个实施例中，信号采集站30还包括人机交互模块，用于输入设备信息和/或输出单点煤岩信息。通过人机交互模块，方便工作人员观看单点煤岩信息和输入设备信息。
在其中的一个实施例中，数据处理主站B根据至少一个单点煤岩信息得到煤岩分界面信息包括：若只有一个单点煤岩信息，则将单点煤岩信息作为煤岩分界面信息，若至少有两个以上单点煤岩信息，则将两个以上单点煤岩信息进行连线得到煤岩分界面信息。通过对多个单点煤岩信息进行连线，从而绘制出煤岩分界线，得到煤岩分界面信息。
在其中的一个实施例中，数据处理主站B通过与采煤装置的摇臂E有线或者无线连接控制摇臂E。有线连接使现场作业更加顺畅，从而使通信不中断。
在其中的一个实施例中，信号采集站30通过无线连接将单点煤岩信息发送给数据处理主站B。
本发明实施例提出一种采煤系统，包括上述的任意一个实施例中提出的采煤控制系统，还包括：液压支架和采煤装置。解决了通过人工打眼探测煤岩界面的方式带来的测量不准确、劳动强度大和效率低等问题，提高了探测煤岩界面的处理速度和探测精度，保证了煤岩界面的参数能够实时导出发送给采煤装置，使无人化作业能够连续进行。
参照图2，本发明实施例提出一种液压支架，包括：
液压支架本体10、发射接收天线20和信号采集站30；
至少一个发射接收天线20安装在液压支架本体10的顶梁伸缩梁102上，信号采集站30安装在液压支架本体10上。
信号采集站30控制发射接收天线20发射高频电磁波信号，高频电磁波信号在到达煤岩界面或者异常构造界面时，会产生信号回波，发射接收天线20接收信号回波，信号采集站30通过计算信号回波在煤层介质中的传播时间乘以信号回波在煤层介质中的传播速度，就可以实现对煤岩界面、煤层厚度和异常构造的探查。
参照图3所示，发射接收天线20安装在液压支架本体10的顶梁伸缩梁102上，当使用发射接收天线20时，将顶梁伸缩梁102从顶梁101探出，当不需要使用发射接收天线20时，根据实际情况，可以将顶梁伸缩梁102收回到顶梁101中，以保证采煤装置在割煤时不会损坏到发射接收天线20。
本实施例通过在原有的液压支架的顶梁伸缩梁101上安装发射接收天线20，在液压支架本体10上安装信号采集站30的方式，使信号采集站30能够控制发射接收天线20发射高频电磁波信号和接收信号回波，从而通过计算即可以探测到煤岩界面和了解煤层厚度，解决了通过人工打眼探测煤岩界面的方式带来的测量不准确、劳动强度大和效率低等问题，提高了探测煤岩界面的处理速度和探测精度，保证了煤岩界面的参数能够实时导出发送给采煤装置，使无人化作业能够连续进行。
在其中的一个实施例中，参照图4、图5和图6，在顶梁伸缩梁102的侧面和正上面分别安装发射接收一体化天线20。护帮板109用于保护顶梁伸缩梁102。
在探测煤岩界面时，对煤壁和顶板两个方向进行探测时，能够更好的探测到煤岩界面的煤层厚度等参数，所以当在顶梁伸缩梁102的侧面和正上面分别安装发射接收一体化天线20时，能够对煤壁和顶板两个方向进行探测，从而实现对顶梁101上方留煤的厚度和煤壁前方异常构造的探查。
可选地，发射接收一体化天线20安装在顶梁伸缩梁102的侧面的中间位置和顶梁伸缩梁102正上面的中间位置。
在其中的一个实施例中，信号采集站30安装在液压支架的底座103上。
通过将信号采集站30安装在液压支架的底座103，使信号采集站30处于安全的位置。
在其中的一个实施例中，发射接收天线20为发射接收一体化天线，发射接收一体化天线为箱型结构，在箱型结构的侧壁上布置天线的线路。
在其中的一个实施例中，液压支架还包括与发射接收一体化天线20配合安装的天线防护盖107。通过天线防护盖107保护发射接收一体化天线20不受到损坏。
可选地，液压支架还包括：用于调节液压支架的四连杆机构104、在四连杆机构104设置的掩护梁105、立柱106和推移顶梁伸缩梁102的顶梁推移油缸108。
参照图7，本发明实施例提出一种采煤装置，包括：
采煤装置本体C和至少一个安装在采煤装置本体上的液压支架；
液压支架包括液压支架本体10、发射接收天线20和信号采集站30；
至少一个发射接收天线20安装在液压支架本体10的顶梁伸缩梁102上，信号采集站30安装在液压支架本体10上。
信号采集站30控制发射接收天线20发射高频电磁波信号，高频电磁波信号在到达煤岩界面或者异常构造界面时，会产生信号回波，发射接收天线20接收信号回波，信号采集站30通过计算信号回波在煤层介质中的传播时间乘以信号回波在煤层介质中的传播速度，就可以实现对煤岩界面、煤层厚度和异常构造的探查。
采煤装置在工作时，接收液压支架传送的煤岩界面的煤层厚度等参数，根据这些参数判断割煤高度和深度，从而控制摇臂E割煤。
可选地，采煤装置还包括：刮板输送机中部槽A、牵引部D和滚筒F。
本实施例解决了通过人工打眼探测煤岩界面的方式带来的测量不准确、劳动强度大和效率低等问题，使采煤装置能够自动探测煤岩界面，并计算割煤高度和深度，从而自动控制摇臂E割煤。本实施例实现了采煤过程中探测的连续性，保证了采煤装置的连续作业，解决了现有技术中采煤工作人员凭借视觉大概判断割煤高度和深度，使一定厚度的顶层煤不能被采出，造成煤炭资源浪费的问题，使煤炭的开采率得到了很大的提升。
在其中的一个实施例中，采煤装置还包括安装在采煤装置本体C上的数据处理主站B，数据处理主站B与采煤装置的摇臂E无线连接。
数据处理主站B通过无线方式接收信号采集站30发送的煤岩界面的煤层厚度的参数，可选地，数据处理主站B接收的为信号采集站30发送的单点煤层厚度的参数，根据参数判断割煤高度和深度，数据处理主站B通过无线连接向摇臂E发送指令，根据计算出的割煤高度和深度控制摇臂E执行割煤指令。
可选地，数据处理主站B结合两侧巷道的地理信息、煤层内钻孔信息和采煤装置位置信息，实时计算出采煤装置的滚筒F上方和前方煤岩分界面及异常构造的位置，并把位置信息通过通信协议传输给采煤装置的控制单元，通过控制单元自动控制摇臂E运动。
在其中的一个实施例中，采煤装置包括多个液压支架本体，每间隔预设数量的液压支架本体，设置液压支架。如每间隔3或5个液压支架本体，设置液压支架。
为了节省成本，可以每隔几个液压支架本体10安装一套带有发射接收一体化天线20和信号采集站30的液压支架。
在其中的一个实施例中，参照图4，在顶梁伸缩梁102的侧面和正上面分别安装发射接收一体化天线20。护帮板109用于保护顶梁伸缩梁102。
在探测煤岩界面时，对煤壁和顶板两个方向进行探测时，能够更好的探测到煤岩界面的煤层厚度等参数，所以当在顶梁伸缩梁102的侧面和正上面分别安装发射接收一体化天线20时，能够对煤壁和顶板两个方向进行探测，从而实现对顶梁101上方留煤的厚度和煤壁前方异常构造的探查。
可选地，发射接收一体化天线20安装在顶梁伸缩梁102的侧面的中间位置和顶梁伸缩梁102正上面的中间位置。
在其中的一个实施例中，信号采集站30安装在液压支架的底座103上。
通过将信号采集站30安装在液压支架的底座103，使信号采集站30处于安全的位置。
在其中的一个实施例中，液压支架还包括与发射接收一体化天线20配合安装的天线防护盖107。通过天线防护盖107保护发射接收一体化天线20不受到损坏。
可选地，液压支架还包括：用于调节液压支架的四连杆机构104、在四连杆机构104设置的掩护梁105、立柱106和推移顶梁伸缩梁102的顶梁推移油缸108。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种采煤控制系统，其特征在于，包括：
安装在一个液压支架上的至少一个发射接收天线、安装在液压支架上的信号采集站和安装在采煤装置上的数据处理主站；
所述信号采集站控制所述发射接收天线发射电磁波信号，电磁波信号在煤岩界面产生信号回波，所述发射接收天线接收信号回波并将信号回波传送给所述信号采集站，所述信号采集站根据信号回波计算得到单点煤岩信息并将所述单点煤岩信息发送给数据处理主站，所述数据处理主站根据至少一个所述单点煤岩信息得到煤岩分界面信息，并根据所述煤岩分界面信息控制所述采煤装置；所述发射接收天线安装在所述液压支架的顶梁伸缩梁上；在所述顶梁伸缩梁的侧面和正上面分别安装所述发射接收天线；
所述发射接收天线安装时，使每两个安装了所述发射接收天线的所述液压支架之间间隔有预设数量的未安装所述发射接收天线的所述液压支架；
所述数据处理主站根据至少一个所述单点煤岩信息得到煤岩分界面信息包括：若只有一个所述单点煤岩信息，则将所述单点煤岩信息作为所述煤岩分界面信息，若至少有两个以上所述单点煤岩信息，则将两个以上所述单点煤岩信息进行连线得到所述煤岩分界面信息。
2.根据权利要求1所述的采煤控制系统，其特征在于，
所述发射接收天线为发射接收一体化天线，所述发射接收一体化天线为箱型结构，在所述箱型结构的侧壁上布置天线的线路。
3.根据权利要求1所述的采煤控制系统，其特征在于，
所述信号采集站包括信号发生模块和数据采集处理模块；
所述信号发生模块用于使所述发射接收天线发射电磁波信号，所述数据采集处理模块用于接收信号回波并计算得到所述单点煤岩信息。
4.根据权利要求3所述的采煤控制系统，其特征在于，
所述信号采集站还包括人机交互模块，用于输入设备信息和/或输出所述单点煤岩信息。
5.根据权利要求1至4任一项所述的采煤控制系统，其特征在于，
所述数据处理主站通过与所述采煤装置的摇臂有线或无线连接控制所述摇臂。
6.根据权利要求1至4任一项所述的采煤控制系统，其特征在于，
所述信号采集站通过无线连接将所述单点煤岩信息发送给所述数据处理主站。
7.一种采煤系统，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的采煤控制系统，还包括：液压支架和采煤装置。
8.一种液压支架，其特征在于，包括：
液压支架本体、发射接收天线和信号采集站；
至少一个所述发射接收天线安装在所述液压支架的顶梁伸缩梁上，所述信号采集站安装在所述液压支架上；
在所述顶梁伸缩梁的侧面和正上面分别安装所述发射接收天线；
所述发射接收天线安装时，使每两个安装了所述发射接收天线的所述液压支架之间间隔有预设数量的未安装所述发射接收天线的所述液压支架。
9.根据权利要求8所述的液压支架，其特征在于，
所述信号采集站安装在所述液压支架的底座上。
10.根据权利要求8至9任一项所述的液压支架，其特征在于，
所述发射接收天线为发射接收一体化天线，所述发射接收一体化天线为箱型结构，在所述箱型结构的侧壁上布置天线的线路。
11.根据权利要求10所述的液压支架，其特征在于，
所述液压支架还包括与所述发射接收一体化天线配合安装的天线防护盖。
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