CN110107296A - 特厚煤层综放工作面智能群组放煤平台及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种特厚煤层综放工作面智能群组放煤平台及方法，涉及煤矿井工开采技术领域，适用于特厚煤层智能综放开采条件，提高顶煤回收率、降低混矸率、提高产能、提升自动化程度，其中方法包括：将智能群组放煤平台包含的多组综放工作面支架按照奇偶编号，分为主放支架组和辅放支架组，每组支架包含预定个数的放煤支架；控制相邻两组的主放支架组同步放煤，以及控制辅放支架组滞后主放支架两组进行相邻两组同步放煤，其中每组支架放煤作业时，控制中间架放煤口全开，且与所述中间架相邻的两边架放煤口半开扰动煤体；在单组支架放煤作业时，识别煤矸分界线后立即关闭所述单组支架的各个放煤口。

Description

特厚煤层综放工作面智能群组放煤平台及方法
技术领域
本申请涉及煤矿井工开采技术领域，尤其是涉及一种特厚煤层综放工作面智能群组放煤平台及方法。
背景技术
煤炭是国家的主体能源，特厚煤层储量丰富且主要采用综放开采方法，实现特厚煤层安全高效开采对保障国家煤炭持续供应意义重大。目前已将“加快推进煤炭无人开采技术研发和应用”列入能源领域重点工程，并且开展的“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动为煤炭行业科技创新指明了方向，特厚煤层实现智能化综放开采已成为重要的发展趋势。
综放开采主要通过后部放顶煤回收煤炭资源，目前特厚煤层综放开采多采用人为控制放煤方式，每人每次操作一个支架进行多轮放煤，劳动强度高、放煤时间长、放煤效率低；顶煤放出量由工人凭经验进行控制，顶煤回收率低，单个支架放煤难以控制煤矸分界线均匀下沉，混矸率高，煤质变差；特厚煤层结构复杂易形成大块煤矸或利用支架支撑形成拱结构，单个支架放煤时堵塞放煤口，造成大量煤炭损失。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种特厚煤层综放工作面智能群组放煤平台及方法，主要目的在于解决目前人工单架放煤方式存在的劳动强度高、放煤效率低、顶煤回收率低、混矸率高、放煤口易堵塞等主要问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种特厚煤层综放工作面智能群组放煤平台，包括：智能控制系统、煤矸识别装置、强力刮板输送机和多组综放工作面支架；
其中，所述多组综放工作面支架按照奇偶编号，分为主放支架组和辅放支架组，每组支架包含预定个数的放煤支架；
所述智能控制系统用于控制相邻两组的主放支架组同步放煤，以及控制辅放支架组滞后主放支架两组进行相邻两组同步放煤；每组支架放煤作业时，中间架放煤口全开，与所述中间架相邻的两边架放煤口半开扰动煤体；
所述煤矸识别装置用于在单组支架放煤作业时，确定矸石放出至所述强力刮板输送机后，关闭所述单组支架的各个放煤口。
可选的，所述智能控制系统包括电液控制装置、尾梁倾角传感器、尾梁千斤顶行程传感器；
所述电液控制装置用于控制相邻两组的主放支架组或辅放支架组同时放煤；
所述尾梁倾角传感器和尾梁千斤顶行程传感器用于控制与所述中间架相邻的两边架放煤口半开。
可选的，所述煤矸识别装置的识别率不低于预设阈值；所述强力刮板输送机的运输能力Q≥60n(a+b+c)V煤流，其中Q为刮板输送机运输能力，n为同时放煤支架组数，a、b、c为单组三台支架放煤口开启程度，b代表中间架放煤口开启程度，a、c代表两边架放煤口开启程度，V煤流为单个支架放煤口煤流速度。
可选的，所述放煤支架还包括支架尾梁、支架插板；
所述支架尾梁用于控制放煤口的开合程度；所述支架插板可伸缩，用于扰动媒体。
可选的，所述放煤支架还包括支架分组编号；
所述主放支架组与所述辅助支架组之间按照所述支架分组编号采用交替循环模式放煤。
根据本申请的另一方面，提供了一种特厚煤层综放工作面智能群组放煤方法，应用于上述智能群组放煤平台，该方法包括：
将所述智能群组放煤平台包含的多组综放工作面支架按照奇偶编号，分为主放支架组和辅放支架组，每组支架包含预定个数的放煤支架；
控制相邻两组的主放支架组同步放煤，以及控制辅放支架组滞后主放支架两组进行相邻两组同步放煤，其中每组支架放煤作业时，控制中间架放煤口全开，且与所述中间架相邻的两边架放煤口半开扰动煤体；
在单组支架放煤作业时，识别煤矸分界线后立即关闭所述单组支架的各个放煤口。
可选的，所述控制相邻两组的主放支架组同步放煤，以及控制辅放支架组滞后主放支架两组进行相邻两组同步放煤，具体包括：
控制所述主放支架组与所述辅助支架组之间按照支架分组编号采用交替循环模式放煤。
可选的，奇数编号分组为主放支架组，偶数编号分组为辅放支架组；
所述控制所述主放支架组与所述辅助支架组之间按照支架分组编号采用交替循环模式放煤，具体包括：
将1号组、3号组放煤支架同时放煤，并在放煤结束后，启动5号组、7号组支架继续进行同时放煤；
在5号组、7号组放煤支架放煤结束后，启动2号组与4号组放煤支架同时放煤；
在2号组与4号组放煤支架放煤结束后，启动9号组、11号组支架继续进行同时放煤；
在9号组与11号组放煤支架放煤结束后，启动6号组、8号组支架继续进行同时放煤，以此类推，直至各组放煤支架放煤完毕后停止放煤作业。
可选的，所述智能群组放煤平台还包含煤矸识别装置和强力刮板输送机；
所述识别煤矸分界线后立即关闭所述单组支架的各个放煤口，具体包括：
调用所述煤矸识别装置确定矸石放出至所述强力刮板输送机后，关闭所述单组支架的各个放煤口，其中，所述煤矸识别装置的识别率不低于预设阈值。
可选的，所述方法还包括：在控制所述两边架放煤口半开时，控制支架插板伸缩用于扰动媒体。
借由上述技术方案，本申请提供的一种特厚煤层综放工作面智能群组放煤平台及方法，相比传统人工放煤方式，针对特厚煤层结构，本申请采用多组综放工作面支架，具体按照奇偶编号分为主放支架组和辅放支架组，每组支架包含预定个数的放煤支架，放煤作业时相邻两组的主放支架组同步放煤，辅助支架组滞后主放支架两组进行相邻两组同步放煤，其中每组支架中间架放煤口全开，两边架放煤口半开扰动煤体，进而可以同时进行成组支架的放煤工作，由多轮放煤改为单轮放煤，放煤效率高，放煤时间大幅缩短，与工作面割煤工艺所需时间相匹配，解决了综放工作面采放难以协调的突出问题，提高了工作面推进速度，从而缓解特厚煤层高产高效综放工作面矿压显现程度。放煤工作可实现放煤自动化，避免了人工凭经验放煤的盲目性、不规范性，降低了工人劳动强度。并且在单组支架放煤作业时，识别煤矸分界线后立即关闭单组支架的各个放煤口，通过这种方式采用成组连续支架同步放煤，可以有效控制煤矸分界线平行于煤层底板均匀下沉，降低了混矸率，保证了最优煤质，减小了架间损失。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请实施例提供的一种特厚煤层综放工作面智能群组放煤平台的结构示意图；
图2示出了本申请实施例提供的一种特厚煤层综放工作面智能群组放煤方法的流程示意图；
图3示出了本申请实施例提供的特厚煤层综放工作面智能群组放煤工艺工作面循环首次放煤作业示意图；
图4示出了本申请实施例提供的综放工作面支架结构与系统布置示意图；
图5示出了本申请实施例提供的特厚煤层综放工作面智能群组放煤工艺循环正常放煤作业示意图；
图4中附图标记表示为：1-放煤支架；2-支架分组编号；3-电液控制系统；4-支架尾梁；5-尾梁千斤顶行程传感器；6-尾梁倾角传感器；7-支架插板；8-煤矸识别装置；9-后部刮板输送机。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
目前人为控制放煤方式不符合特厚煤层智能化综放开采发展趋势和倡导的自动化、无人化煤炭科技创新方向。针对现有放煤方式所存在的问题，充分利用综放工作面现有智能控制系统、煤矸识别技术、经典放煤理论，对传统放煤工艺进行优化革新，本实施例提供了一种特厚煤层综放工作面智能群组放煤平台，如图1所示，该智能群组放煤平台包括：智能控制系统11、煤矸识别装置12、强力刮板输送机13和多组综放工作面支架14。
其中，多组综放工作面支架14按照奇偶编号，分为主放支架组和辅放支架组，每组支架包含预定个数的放煤支架；预定个数可根据实际需求设定，例如预定个数可为3个，特厚煤层综放工作面基本支架按三架一组进行分组编号，奇数编号分组为主放支架，偶数编号分组为辅放支架。
智能控制系统11用于控制相邻两组的主放支架组同步放煤，以及控制辅放支架组滞后主放支架两组进行相邻两组同步放煤；每组支架放煤作业时，中间架放煤口全开，与中间架相邻的两边架放煤口半开扰动煤体；进而可同时进行成组支架的放煤工作，由多轮放煤改为单轮放煤，放煤效率高，放煤时间大幅缩短，与工作面割煤工艺所需时间相匹配，解决了综放工作面采放难以协调的突出问题，提高了工作面推进速度，从而缓解特厚煤层高产高效综放工作面矿压显现程度。
煤矸识别装置12用于在单组支架放煤作业时，确定矸石放出至强力刮板输送机13后，关闭该单组支架的各个放煤口。
通过这种方式，采用成组连续支架同步放煤，可以有效控制煤矸分界线平行于煤层底板均匀下沉，降低了混矸率，保证了最优煤质，减小了架间损失。
进一步的，作为上述智能群组放煤平台的细化和扩展，可选的，智能控制系统11包括电液控制装置1101、尾梁倾角传感器1102、尾梁千斤顶行程传感器1103；
其中，电液控制装置1101用于控制相邻两组的主放支架组或辅放支架组同时放煤；尾梁倾角传感器1102和尾梁千斤顶行程传感器1103用于控制与中间架相邻的两边架放煤口半开。对于本实施例，放煤工作由支架电液控制装置智能控制，实现了放煤自动化，避免了人工凭经验放煤的盲目性、不规范性，降低了工人劳动强度。通过增大顶煤放出口的尺寸，提高了大块煤矸的放出率，并通过中间架全开两件架半开的方式，保证了煤流的连续性和集中性，提高了资源回收率。
可选的，煤矸识别装置12的识别率不低于预设阈值，例如预设阈值可为80％；强力刮板输送机13的运输能力Q≥60n(a+b+c)V煤流，其中Q为刮板输送机运输能力，例如单位可使用吨/小时表示；n为同时放煤支架组数，例如可取3；a、b、c为单组三台支架放煤口开启程度，b代表中间架放煤口开启程度，例如可取1；a、c代表两边架放煤口开启程度，例如可取0.5；V煤流为单个支架放煤口煤流速度，例如单位可使用吨/分钟表示。通过这种配置方式，可有效控制煤矸分界线平行于煤层底板均匀下沉，降低了混矸率，保证了最优煤质，减小了架间损失。
可选的，多组综放工作面支架中的放煤支架还可包括支架尾梁、支架插板；支架尾梁用于控制放煤口的开合程度；支架插板可伸缩，用于扰动媒体。通过成组支架尾梁的大幅扰动，对支架后部的拱形结构有明显的破坏作用，保证了煤流的连续性，提高了资源回收率。
可选的，放煤支架还可包括支架分组编号；在本实施例中，多组综放工作面支架14的主放支架组与辅助支架组之间按照支架分组编号采用交替循环模式放煤。通过这种交替循环放煤方式，同时进行成组支架的放煤工作，由多轮放煤改为单轮放煤，放煤效率高，放煤时间大幅缩短，与工作面割煤工艺所需时间相匹配，解决了综放工作面采放难以协调的突出问题，提高了工作面推进速度，从而缓解特厚煤层高产高效综放工作面矿压显现程度。
本实施例提供的特厚煤层综放开采智能群组放煤平台，适用于特厚煤层智能综放开采条件，提高顶煤回收率、降低混矸率、提高产能、提升自动化程度。
进一步的，为了说明本智能群组放煤平台的使用过程，如图2所示，本实施例提供了一种特厚煤层综放工作面智能群组放煤方法，应用于上述智能群组放煤平台，该方法包括：
201、将智能群组放煤平台包含的多组综放工作面支架按照奇偶编号，分为主放支架组和辅放支架组。
其中，每组支架包含预定个数的放煤支架。
例如，将工作面放煤支架进行分组编号，每3个支架为一组进行编号，1号组(4、5、6号支架)、2号组(7、8、9号支架)、3号组(10、11、12号支架)……，将1号组、3号组、5号组、7号组……确定为主放支架组；将2号组、4号组、6号组、8号组……确定为辅放支架组。
202、控制相邻两组的主放支架组同步放煤，以及控制辅放支架组滞后主放支架两组进行相邻两组同步放煤。
其中，每组支架放煤作业时，控制中间架放煤口全开，且与中间架相邻的两边架放煤口半开扰动煤体。进而可同时进行成组支架的放煤工作，由多轮放煤改为单轮放煤，放煤效率高，放煤时间大幅缩短，与工作面割煤工艺所需时间相匹配，解决了综放工作面采放难以协调的突出问题，提高了工作面推进速度，从而缓解特厚煤层高产高效综放工作面矿压显现程度。
203、在单组支架放煤作业时，识别煤矸分界线后立即关闭单组支架的各个放煤口。
通过这种方式，采用成组连续支架同步放煤，可以有效控制煤矸分界线平行于煤层底板均匀下沉，降低了混矸率，保证了最优煤质，减小了架间损失。
进一步的，作为上述实施例方法的细化和扩展，作为一种可选方式，步骤202具体可包括：控制主放支架组与辅助支架组之间按照支架分组编号采用交替循环模式放煤。通过这种交替循环放煤方式，同时进行成组支架的放煤工作，由多轮放煤改为单轮放煤，放煤效率高，放煤时间大幅缩短，与工作面割煤工艺所需时间相匹配，解决了综放工作面采放难以协调的突出问题，提高了工作面推进速度，从而缓解特厚煤层高产高效综放工作面矿压显现程度。
以奇数编号分组为主放支架组，偶数编号分组为辅放支架组作为示例，说明上述交替循环模式放煤过程，该过程可包括：
(1)将1号组、3号组放煤支架同时放煤，并在放煤结束后，启动5号组、7号组支架继续进行同时放煤；
(2)在5号组、7号组放煤支架放煤结束后，启动2号组与4号组放煤支架同时放煤；
(3)在2号组与4号组放煤支架放煤结束后，启动9号组、11号组支架继续进行同时放煤；
(4)在9号组与11号组放煤支架放煤结束后，启动6号组、8号组支架继续进行同时放煤，以此类推，直至各组放煤支架放煤完毕后停止放煤作业。
通过上述放煤方式，适用于特厚煤层智能综放开采条件，可提高顶煤回收率、降低混矸率、提高产能、提升自动化程度等。
进一步的，智能群组放煤平台还包含煤矸识别装置和强力刮板输送机，步骤203中识别煤矸分界线后立即关闭所述单组支架的各个放煤口的步骤，具体可包括：调用煤矸识别装置确定矸石放出至强力刮板输送机后，关闭单组支架的各个放煤口，其中，煤矸识别装置的识别率不低于预设阈值，例如不低于80％或更高值。通过这种配置方式，可有效控制煤矸分界线平行于煤层底板均匀下沉，降低了混矸率，保证了最优煤质，减小了架间损失。
进一步的，本实施例方法还包括：在控制两边架放煤口半开时，控制支架插板伸缩用于扰动媒体。通过成组支架尾梁的大幅扰动，对支架后部的拱形结构有明显的破坏作用，保证了煤流的连续性，提高了资源回收率。
基于上述如图1所示的智能群组放煤平台和如图2所示的智能群组放煤方法，本实施例利用综放工作面现有智能控制系统、煤矸识别技术、经典放煤理论，对传统放煤工艺进行优化革新，发明一种特厚煤层综放工作面智能群组放煤工艺，具体可包括群组放煤工艺(即图2所示的方法)和群组放煤平台(即图1所示的平台)两个方面：
其中，群组放煤工艺是在特厚煤层综放工作面成组支架连续同步单轮放煤，群组放煤平台是配置智能控制系统、煤矸识别装置、强力刮板输送机等群组放煤实现载体。
为了说明本实施例提供工艺的具体实施过程，示例性的，如图3和图4所示，首先把工作面放煤支架1进行分组编号2，每3个支架为一组进行编号，1号组(4、5、6号支架)、2号组(7、8、9号支架)、3号组(10、11、12号支架)……，工作面推进每循环按“分组间隔单轮放煤”方式进行放煤，每循环分首次放煤与正常放煤两个环节。循环首次放煤时，由电液控制系统3操作1号组、3号组放煤支架同时放煤，每组中间架尾梁4放煤口全开，两边架通过尾梁千斤顶行程传感器5和倾角传感器6操作放煤口半开，插板7伸缩，用来扰动煤体，奇数分组中间架通过煤矸识别装置8确定矸石放出至后部刮板输送机9后，关闭本组支架所有放煤口。依据此法，1号组、3号组放煤结束后，5号组、7号组支架继续进行放煤。
循环正常放煤时，参见图5所示，待5号组、7号组支架放煤结束，由电液控制系统(3)操作2号组与4号组放煤支架同时放煤，每组中间架尾梁(4)放煤口全开，两边架通过尾梁千斤顶行程传感器(5)和倾角传感器(6)操作放煤口半开，插板(7)伸缩，用来扰动煤体，偶数分组支架三架分别见矸关门。9号组、11号组支架放煤结束后，6号组与8号组支架同时放煤，以此类推。
本实施例提供的特厚煤层综放开采智能群组放煤工艺，适用于日趋增多的特厚煤层智能化综放开采条件，相比传统人工放煤，煤矸分界线平行于底板均匀下沉，架间丢煤明显减少，单轮放煤显著提高放煤效率，此外，配置了智能控制系统、煤矸识别装置、强力刮板输送机等新型设备的群组放煤平台，实现了放煤自动化。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的。本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本申请序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本申请的几个具体实施场景，但是，本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种特厚煤层综放工作面智能群组放煤平台，其特征在于，包括：智能控制系统、煤矸识别装置、强力刮板输送机和多组综放工作面支架；
其中，所述多组综放工作面支架按照奇偶编号，分为主放支架组和辅放支架组，每组支架包含预定个数的放煤支架；
所述智能控制系统用于控制相邻两组的主放支架组同步放煤，以及控制辅放支架组滞后主放支架两组进行相邻两组同步放煤；每组支架放煤作业时，中间架放煤口全开，与所述中间架相邻的两边架放煤口半开扰动煤体；
所述煤矸识别装置用于在单组支架放煤作业时，确定矸石放出至所述强力刮板输送机后，关闭所述单组支架的各个放煤口。
2.根据权利要求1所述的智能群组放煤平台，其特征在于，所述智能控制系统包括电液控制装置、尾梁倾角传感器、尾梁千斤顶行程传感器；
所述电液控制装置用于控制相邻两组的主放支架组或辅放支架组同时放煤；
所述尾梁倾角传感器和尾梁千斤顶行程传感器用于控制与所述中间架相邻的两边架放煤口半开。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的智能群组放煤平台，其特征在于，所述煤矸识别装置的识别率不低于预设阈值；所述强力刮板输送机的运输能力Q≥60n(a+b+c)V煤流，其中Q为刮板输送机运输能力，n为同时放煤支架组数，a、b、c为单组三台支架放煤口开启程度，b代表中间架放煤口开启程度，a、c代表两边架放煤口开启程度，V煤流为单个支架放煤口煤流速度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的智能群组放煤平台，其特征在于，所述放煤支架还包括支架尾梁、支架插板；
所述支架尾梁用于控制放煤口的开合程度；所述支架插板可伸缩，用于扰动媒体。
5.根据权利要求4所述的智能群组放煤平台，其特征在于，所述放煤支架还包括支架分组编号；
所述主放支架组与所述辅助支架组之间按照所述支架分组编号采用交替循环模式放煤。
6.一种特厚煤层综放工作面智能群组放煤方法，应用于如权利要求1至5任一项所述的智能群组放煤平台，其特征在于，包括：
将所述智能群组放煤平台包含的多组综放工作面支架按照奇偶编号，分为主放支架组和辅放支架组，每组支架包含预定个数的放煤支架；
控制相邻两组的主放支架组同步放煤，以及控制辅放支架组滞后主放支架两组进行相邻两组同步放煤，其中每组支架放煤作业时，控制中间架放煤口全开，且与所述中间架相邻的两边架放煤口半开扰动煤体；
在单组支架放煤作业时，识别煤矸分界线后立即关闭所述单组支架的各个放煤口。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制相邻两组的主放支架组同步放煤，以及控制辅放支架组滞后主放支架两组进行相邻两组同步放煤，具体包括：
控制所述主放支架组与所述辅助支架组之间按照支架分组编号采用交替循环模式放煤。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，奇数编号分组为主放支架组，偶数编号分组为辅放支架组；
所述控制所述主放支架组与所述辅助支架组之间按照支架分组编号采用交替循环模式放煤，具体包括：
将1号组、3号组放煤支架同时放煤，并在放煤结束后，启动5号组、7号组支架继续进行同时放煤；
在5号组、7号组放煤支架放煤结束后，启动2号组与4号组放煤支架同时放煤；
在2号组与4号组放煤支架放煤结束后，启动9号组、11号组支架继续进行同时放煤；
在9号组与11号组放煤支架放煤结束后，启动6号组、8号组支架继续进行同时放煤，以此类推，直至各组放煤支架放煤完毕后停止放煤作业。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述智能群组放煤平台还包含煤矸识别装置和强力刮板输送机；
所述识别煤矸分界线后立即关闭所述单组支架的各个放煤口，具体包括：
调用所述煤矸识别装置确定矸石放出至所述强力刮板输送机后，关闭所述单组支架的各个放煤口，其中，所述煤矸识别装置的识别率不低于预设阈值。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在控制所述两边架放煤口半开时，控制支架插板伸缩用于扰动媒体。
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