CN109387884A - 煤岩分界钻孔触探识别方法 - Google Patents

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孟国营
汪爱明
刘峰
黄逸伦
崔巍
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Abstract

本发明公开了煤岩分界钻孔触探识别方法。利用钻孔装置对煤矿顶底板钻取探测孔，穿透煤层直至超过煤层和岩层分界面，煤层和岩层显著的物理性质差异引起钻孔装置工况参数发生突变，探测孔深度与钻孔装置工况参数关系曲线的突变点对应的探测孔深度即可为煤层与岩层分界。本发明适应性强、识别准确性高、安全性高。

Description

煤岩分界钻孔触探识别方法
技术领域
本发明属于采煤工程技术领域，具体提供一种煤岩分界钻孔触探识别方法。
背景技术
无人化工作面是煤炭开采发展方向，要求采煤机依据煤岩分界自动准确地调整滚筒高度实现采煤自动化，煤岩分界识别起着至关重要的作用。科研工作者们进行了大量研究，提出了基于放射性探测、基于记忆截割、基于图像识别、基于振动测试、基于电磁测试、基于光学探测、基于热敏测量、基于光纤、基于截割力响应识别等技术的多种煤岩识别方法。然而煤矿工作面环境恶劣、地质条件复杂，使得现有煤岩识别方法适应性和识别准确性不好，都没有得到较好的工程应用。生产实际中，还是依靠采煤机司机通过视觉和听觉判断，手动调整采煤机滚筒高度实现割顶和割底，调高精度低，劳动强度大。
发明内容
为了克服现有煤岩识别方法存在的不足，本发明提出一种煤岩分界钻孔触探识别方法，该方法具有识别准确性高、适应性强和安全性高的优点，能够有效促进无人化工作面的实现。
本发明的技术方案是：
利用钻孔装置对煤矿顶底板钻取探测孔，穿透煤层直至超过煤层和岩层分界面，煤层和岩层显著的物理性质差异引起钻孔装置工况参数发生突变，探测孔深度与钻孔装置工况参数关系曲线的突变点对应的探测孔深度即为煤层与岩层分界。
本发明的有益效果：
煤层和岩层显著的物理性质差异必然引起钻孔装置工况参数(电流、功耗、轴功率等)发生突变，突变点对应的探测孔深度就是煤层和岩层分界。本发明基于该原理，算法简单、识别准确性高；工作面粉尘不会影响识别效果，适应性强；无放射源，安全性高。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
附图说明：
图1为煤岩分界钻孔触探识别系统组成及工作原理示意图。
图1中：1、岩层，2、煤层，3、液压支架，4、支撑，5、导轨，6、滑台，7、丝杠，8、驱动部件，9、联轴器，10、驱动部件，11、联轴器，12、压力扭矩传感器，13、联轴器，14、钻头，15、拉线位移传感器，16、推杆，17、控制器。
具体实施方式：
由图1可知，驱动部件8通过联轴器9与丝杠7、滑台6、导轨5连接，组成推进机构。
驱动部件10通过联轴器11与压力扭矩传感器12连接，压力扭矩传感器12通过联轴器13与钻头14连接，组成钻孔机构。
驱动部件8与滑台6连接，导轨5与支撑4连接，拉线位移传感器15与支撑4和驱动部件10连接，支撑4通过铰接方式与液压支架3连接，推杆6与液压支架3和支撑4连接，控制器17与驱动部件8、驱动部件10、压力扭矩传感器12和拉线位移传感器15连接。
推杆6伸出，支撑4位于竖直位置，所述的推进机构带动所述的钻孔机构贴紧煤层2，施加合适的压紧力，控制器17控制所述的钻孔机构的钻头14旋转，开始钻孔。
压力扭矩传感器12实时测量所述的钻孔机构施加到煤层2的压紧力值，并输出至控制器17，随着探测孔深度增加，控制器17控制所述的推进机构向上前进保持所述的钻孔机构施加到煤层2的压紧力不变。
控制器17记录压力扭矩传感器12测量的钻头14的扭矩值和拉线位移传感器15测量的探测孔实时深度值，当钻头14的扭矩值发生突变时，继续钻孔并向上推进一定距离后，停止钻孔和推进，推杆16缩回，将支撑拉回近水平位置，完成一次钻孔触探煤岩识别。
钻头14的扭矩值发生突变时的探测孔深度就是煤岩分界。
根据现场实际，所述的煤岩分界钻孔触探识别系统可布置于煤矿工作面每台液压支架上，也可间隔一定数量的液压支架布置。
需要指出的是，以上所述实施实例用于进一步说明本发明，实施实例不应被视为限制本发明的范围。

Claims (1)

1.煤岩分界钻孔触探识别方法，其特征在于，对煤矿顶底板钻取探测孔，穿透煤层直至超过煤层和岩层分界面，探测孔深度与钻孔装置工况参数关系曲线的突变点对应的探测孔深度即可为煤层与岩层分界。
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