CN111427291A - 一种综放工作面放顶煤特殊工况智能化控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综放工作面放顶煤特殊工况智能化控制方法，步骤如下：S1：对每台综放工作面放顶煤液压支架进行设置；S2：根据设置后的综放工作面放顶煤液压支架，获取后部输送机电流强度的数字信号；S3：根据后部输送机的额定功率，设置后部输送机电机电流的上限值和下限值；S4：将获取得到的后部输送机电流强度的数字信号与后部输送机电机电流的上限值、下限值均进行比较，对后部输送机的状态进行判断，并根据判断结果对后部输送机的状态进行调整。本发明能对放煤过快和放煤口堵口两种特殊工况实时自动化处理，能在高效和准确的放煤口开\关智能化控制基础上，真正意义上保证放煤工作顺利的进行，提高放煤工作的效率。

Description

一种综放工作面放顶煤特殊工况智能化控制方法

技术领域

本发明涉及放顶煤开采技术领域，尤其涉及一种综放工作面放顶煤特殊工况智能化控制方法。

背景技术

在自然射线煤矸识别探测器与放顶煤智能控制器的配合下，能够实现放煤口开\关的智能化控制，使煤矿井下作业人员远离工作面的险恶环境，减少人工，提高效率。但是，在实际放煤过程中，往往存在很多特殊工况的发生如：放煤量过多、放煤口堵口或流通不畅、支架倾倒等等。对特殊工况若不进行实时监测和处理，很有可能会影响正常生产工作的进行甚至造成设备损坏。放煤量过多和放煤口堵口是放煤过程中最常见和发生频率最高的两种特殊工况。顶煤破碎程度很高，较为粉碎，煤块的块度普遍较小，会导致放煤速率过快，放煤量过多导致后部刮板输送机过载，输送机电机电流过大可能会烧毁电机。顶煤较硬，不易破碎时，煤块的块度较大，不易放出，会导致放煤口堵口，顶煤不能正常顺利放出，影响放煤工作的效率。特殊工况自动化实时监测与处理能够有效地解决放煤过程中所遇到的问题，避免特殊工况对生产和设备造成较大的损害，保证放煤工作安全高效的顺利进行。

发明内容

发明目的：针对现有放顶煤过程中放煤过快与放煤口堵口两种特殊工况，由于不能进行实时监测与处理，从而影响放煤工作效率的问题，本发明提出一种综放工作面放顶煤特殊工况智能化控制方法。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种综放工作面放顶煤特殊工况智能化控制方法，所述控制方法具体包括如下步骤：

S1：根据N台综放工作面放顶煤液压支架的放置，对每台所述综放工作面放顶煤液压支架进行设置；

S2：根据所述设置后的综放工作面放顶煤液压支架，获取后部输送机电流强度的数字信号；

S3：根据后部输送机的额定功率，设置所述后部输送机电机电流的上限值和下限值；

S4：将所述获取得到的后部输送机电流强度的数字信号与后部输送机电机电流的上限值、下限值均进行比较，对所述后部输送机的状态进行判断，并根据所述判断结果对后部输送机的状态进行调整。

进一步地讲，在所述步骤S1中，对每台所述综放工作面放顶煤液压支架进行设置，具体为：

在每台所述综放工作面放顶煤液压支架后立柱中间安装电液控制器，在所述电液控制器的顶部安装放顶煤特殊工况智能处理器，在所述电液控制器的底部设置有智能放顶煤控制器。

进一步地讲，在每台所述综放工作面放顶煤液压支架上的电机配电箱电性连接有电流传感器，所述电流传感器安装在后部刮板输送机机头的顶部。

进一步地讲，所述放顶煤特殊工况智能处理器包括有单片机、电路开关和控制电路，所述控制电路包括有控制支架尾梁摆动的控制模块A和控制插板伸缩的控制模块B，所述单片机电性连接电路开关和控制电路，所述电路开关电性连接智能放顶煤控制器的启动电路开关，所述单片机通过WIFI和电流传感器进行信息交互，所述单片机控制电路电性连接电液控制器。

进一步地讲，在所述步骤S2中，获取所述后部输送机电流强度的数字信号，具体为：

所述电流传感器获取后部输送机电流强度的数字信号，并通过WIFI向所述放顶煤特殊工况智能处理器发射所述数字信号，所述放顶煤特殊工况智能处理器根据数字信号进行实时分析和处理，得到所述后部输送机正常、轻载或过载时的命令指令，同时所述放顶煤特殊工况智能处理器向电液控制器发出所述命令指令，控制所述综放工作面放顶煤液压支架尾梁的保持、摆动和插板的保持、伸缩。

进一步地讲，在所述步骤S4中，根据所述判断结果对后部输送机的状态进行调整，具体如下：

S4.1：将所述获取得到的后部输送机电流强度的数字信号与后部输送机电机电流的上限值、下限值均进行比较，当X≤i≤Y时，则所述后部输送机的电流处于正常状态，当i＜X时，则所述后部输送机轻载，当i＞Y时，则所述后部输送机过载；

其中：X为后部输送机电机电流的上限值，Y为后部输送机电机电流的下限值，i为获取得到的后部输送机电流强度的数字信号；

S4.2：当所述后部输送机的电流处于正常状态时，则向所述控制支架尾梁摆动的控制模块A和控制插板伸缩的控制模块B均输入低电平；

当所述后部输送机轻载时，则向所述控制支架尾梁摆动的控制模块A输入高电平，向所述控制插板伸缩的控制模块B输入低电平；

当所述后部输送机过载时，则向所述控制支架尾梁摆动的控制模块A输入低电平，向所述控制插板伸缩的控制模块B输入高电平。

进一步地讲，当所述控制支架尾梁摆动的控制模块A和控制插板伸缩的控制模块B均输入低电平时，所述控制电路保持尾梁和插板原有状态不变；

当所述控制支架尾梁摆动的控制模块A输入高电平，向所述控制插板伸缩的控制模块B输入低电平时，所述控制电路控制电液控制器使尾梁来回摆动和插板反复伸缩；

当所述控制支架尾梁摆动的控制模块A输入低电平，向所述控制插板伸缩的控制模块B输入高电平时，所述控制电路通过电液控制器使尾梁后摆和插板伸出，同时关小放煤口。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

(1)本发明基于综放工作面智能化控制方法，在后刮板输送机上安装一台电流传感器，实时读取电机的电流强度，并通过WIFI实时将电流强度的数字信号无线传输至处理器，同时处理器将采集到的数据进行分析，判断输送机工作状态和放煤工作情况，对放煤过快和放煤口堵口两种特殊工况实时自动化处理，能在高效和准确的放煤口开\关智能化控制基础上，真正意义上保证放煤工作顺利的进行，提高放煤工作的效率；

(2)本发明能够避免特殊工况不及时处理所带来更大的损害，减少了人工处理特殊工况和维修更换损坏设备的几率，使煤矿井下放煤人员远离工作面的险恶环境。

附图说明

图1是本发明的放顶煤过程示意图；

图2是本发明的电流传感器安装图；

图3是本发明的后部刮板输送机电流传感器的结构示意图；

图4是本发明的综放工作面放顶煤液压支架主视图；

图5是本发明的放顶煤特殊工况智能处理器单片机分析流程图；

图6是本发明的放顶煤特殊工况智能处理器工作原理图；

图中标号对应部件名称：

1、煤层；2、岩层；3、综放工作面放顶煤液压支架；4、较碎煤；5、矸石；6、放煤口；7、后部输送机；7.1、后部刮板输送机机头；7.2、电机配电箱；7.3、电流传感器；8、放顶煤特殊工况智能处理器；9、电液控制器；10、智能放顶煤控制器；11、探测器；12、前部输送机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

实施例1

本实施例提供了一种综放工作面放顶煤特殊工况智能化控制方法，该控制方法具体包括如下步骤：

步骤S1：根据N台综放工作面放顶煤液压支架3的放置，对每台综放工作面放顶煤液压支架3进行设置。参考图1，具体如下：

在综采放顶煤过程中，采煤机割煤层1的底部煤，由前部输送机12将其运出工作面。煤层1的上方是岩层2，随着采煤的进行以及综放工作面放顶煤液压支架3的前移，部分岩层2和煤层1会发生破碎，进而形成矸石5和较碎煤4。顶煤会由放煤口6放出，落在后部刮板输送机7上，并由后部输送机7运出工作面。

探测器11以尾梁下侧为安装点，同时探测面与放落煤体保持平行。智能放顶煤控制器10安装在综放工作面放顶煤液压支架3上的电液控制器9底部。放顶煤特殊工况智能处理器8安装在综放工作面放顶煤液压支架3上的电液控制器9顶部，放顶煤特殊工况智能处理器8的电路开关与智能放顶煤控制器10的启动电路开关电性连接相连，如图1和图3所示。电流传感器7.3安装在后部刮板输送机机头7.1的顶部，并与电机配电箱7.2电性连接，如图2所示。

具体地讲，放顶煤特殊工况智能处理器8是电流传感器7.3和电液控制器9之间的连接装置，其中放顶煤特殊工况智能处理器8用于接收电流传感器7.3的数据，并根据电流传感器7.3的数据进行实时分析和处理，同时将分析处理得到的后部输送机7正常、轻载或过载时的指令，并向电液控制器9发出该指令，从而控制综放工作面放顶煤液压支架3尾梁的保持、摆动以及插板的保持、伸缩。

在本实施例中，放顶煤特殊工况智能处理器8包括有单片机、电路开关和控制电路，其中包括有控制支架尾梁摆动的控制模块A和控制插板伸缩的控制模块B。具体地讲，单片机电性连接电路开关和控制电路，电路开关电性连接智能放顶煤控制器10的启动电路开关，单片机通过WIFI和电流传感器7.3进行信息交互，单片机控制电路电性连接电液控制器9。

步骤S2：参考图6，根据步骤S1中设置后的综放工作面放顶煤液压支架3，获取后部输送机7电流强度的数字信号i，具体为：

电流传感器7.3在获取了后部输送机7电流强度的数字信号i后，以100Hz的发射频率，通过WIFI向放顶煤特殊工况智能处理器8发射该数字信号i。同时放顶煤特殊工况智能处理器8根据数字信号i进行实时分析和处理，从而得到后部输送机7正常、轻载或过载时的命令指令。放顶煤特殊工况智能处理器8向电液控制器9发出命令指令，控制综放工作面放顶煤液压支架3尾梁的保持、摆动和插板的保持、伸缩。

具体地讲，在支架放煤过程中，放顶煤特殊工况智能处理器8处于工作状态，放顶煤特殊工况智能处理器8中的单片机以500Hz的采样频率，通过WIFI模块接收电流传感器的WIFI发射的无线信号i，在综放工作面放顶煤液压支架3不进行放煤时，放顶煤特殊工况智能处理器8处于断电状态，不接收电流传感器7.3所发射的信号，如图5所示。

步骤S3：根据综放工作面现场使用的后部输送机7的额定功率，设置后部输送机7电机电流的上限值X和下限值Y。

步骤S4：将步骤S2中获取得到的后部输送机7电流强度的数字信号i与步骤S3中后部输送机7电机电流的上限值X、下限值Y均进行比较，对后部输送机7的状态进行判断，并根据判断结果对后部输送机7的状态进行调整，具体如下：

步骤S4.1：将获取得到的后部输送机7电流强度的数字信号i与后部输送机7电机电流的上限值X、下限值Y均进行比较，比较结果具体为：

当X≤i≤Y时，则后部输送机7的电流处于正常状态。这是由于正常放煤情况下，放煤口6的打开和关闭，均由安装在综放工作面放顶煤液压支架3的探测器11和智能放顶煤控制器10配合完成控制，放顶煤特殊工况智能处理器8不干预尾梁的摆动和插板的伸缩。放顶煤特殊工况智能处理器8中的单片机接收到电流强度的信号i后，与设定的阈值X、Y进行比较，从而即可得到X≤i≤Y。因此可以判断出后部输送机7处于正常工作状态。

当i＜X时，则后部输送机7轻载。这是由于放煤堵口或流通不畅情况下，除智能放顶煤控制器10对放煤口6打开与关闭的控制外，放顶煤特殊工况智能处理器8也会控制尾梁来回摆动和插板反复伸缩。放顶煤特殊工况智能处理器8中的单片机接收到电流强度的信号i后，与设定的阈值X、Y进行比较，会得到i＜X。因此，可以判断出后部输送机7处于轻载工作状态。

当i＞Y时，则后部输送机7过载。这是由于放煤过快情况下，除智能放顶煤控制器10对放煤口6打开与关闭的控制外，放顶煤特殊工况智能处理器8会控制尾梁后摆和插板伸出，以减小放煤口6。从而放顶煤特殊工况智能处理器8中的单片机接收到电流强度的信号i后，与设定的阈值X、Y进行比较，会得到i＞Y。因此，可以判断出后部输送机7处于过载工作状态。

其中：X为后部输送机电机电流的上限值，Y为后部输送机电机电流的下限值，i为获取得到的后部输送机电流强度的数字信号。

步骤S4.2：根据步骤S4.1中的比较结果，可知如下：

当后部输送机7的电流处于正常状态时，则向控制支架尾梁摆动的控制模块A和控制插板伸缩的控制模块B均输入低电平。即A＝0,B＝0，控制电路保持尾梁和插板原有状态不变，也就是说，控制电路不干预尾梁的摆动和插板的伸缩，如图4和图5所示。

当后部输送机7轻载时，则向控制支架尾梁摆动的控制模块A输入高电平，向控制插板伸缩的控制模块B输入低电平。即A＝1,B＝0，控制电路控制电液控制器9使尾梁来回摆动和插板反复伸缩。也就是说，控制电路通过控制电液控制器9控制尾梁来回摆动并反复伸缩插板，破碎并放出造成堵口的较大煤块与较硬煤块，使放煤工作能够继续正常进行，如图4和图5所示。

当后部输送机7过载时，则向控制支架尾梁摆动的控制模块A输入低电平，向控制插板伸缩的控制模块B输入高电平。即A＝0,B＝1，控制电路通过电液控制器9使尾梁后摆和插板伸出，同时关小放煤口6。也就是说，控制电路通过控制电液控制器9控制尾梁向后摆动并伸出插板，减小放煤口6，降低放煤速率，减少放煤量，如图4和图5所示。

在本实施例中，每台综放工作面放顶煤液压支架3工作前，放顶煤特殊工况智能处理器8的电路开关输入低电平，放顶煤特殊工况智能处理器8处于断电状态。每台放顶煤特殊工况智能处理器8的启动和结束由与其相连的智能放顶煤控制器10控制。当智能放顶煤控制器10的启动电路开关输入高电平启动时，智能放顶煤控制器10同时将该高电平输入放顶煤特殊工况智能处理器8的电路开关，启动放顶煤特殊工况智能处理器8。当智能放顶煤控制器10结束工作，启动电路开关的输入变为低电平时，智能放顶煤控制器10同时将低电平输入放顶煤特殊工况智能处理器8的电路开关，使其断电。

当综放工作面放顶煤液压支架3结束放煤时，智能放顶煤控制器10的启动电路开关被输入低电平，智能放顶煤控制器10同时将该低电平输入放顶煤特殊工况智能处理器8的电路开关中，放顶煤特殊工况智能处理器8断电，进而结束工作，如图5所示。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构和方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种综放工作面放顶煤特殊工况智能化控制方法，其特征在于，所述控制方法具体包括如下步骤：

S1：根据N台综放工作面放顶煤液压支架(3)的放置，对每台所述综放工作面放顶煤液压支架(3)进行设置；

S2：根据所述设置后的综放工作面放顶煤液压支架(3)，获取后部输送机(7)电流强度的数字信号；

S3：根据后部输送机(7)的额定功率，设置所述后部输送机(7)电机电流的上限值和下限值；

S4：将所述获取得到的后部输送机(7)电流强度的数字信号与后部输送机(7)电机电流的上限值、下限值均进行比较，对所述后部输送机(7)的状态进行判断，并根据所述判断结果对后部输送机(7)的状态进行调整。

2.根据权利要求1所述的一种综放工作面放顶煤特殊工况智能化控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，对每台所述综放工作面放顶煤液压支架(3)进行设置，具体为：

在每台所述综放工作面放顶煤液压支架(3)后立柱中间安装电液控制器(9)，在所述电液控制器(9)的顶部安装放顶煤特殊工况智能处理器(8)，在所述电液控制器(9)的底部设置有智能放顶煤控制器(10)。

3.根据权利要求2所述的一种综放工作面放顶煤特殊工况智能化控制方法，其特征在于，在每台所述综放工作面放顶煤液压支架(3)上的电机配电箱(7.2)电性连接有电流传感器(7.3)，所述电流传感器(7.3)安装在后部刮板输送机机头(7.1)的顶部。

4.根据权利要求2所述的一种综放工作面放顶煤特殊工况智能化控制方法，其特征在于，所述放顶煤特殊工况智能处理器(8)包括有单片机、电路开关和控制电路，所述控制电路包括有控制支架尾梁摆动的控制模块A和控制插板伸缩的控制模块B，所述单片机电性连接电路开关和控制电路，所述电路开关电性连接智能放顶煤控制器(10)的启动电路开关，所述单片机通过WIFI和电流传感器(7.3)进行信息交互，所述单片机控制电路电性连接电液控制器(9)。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种综放工作面放顶煤特殊工况智能化控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，获取所述后部输送机(7)电流强度的数字信号，具体为：

所述电流传感器(7.3)获取后部输送机(7)电流强度的数字信号，并通过WIFI向所述放顶煤特殊工况智能处理器(8)发射所述数字信号，所述放顶煤特殊工况智能处理器(8)根据数字信号进行实时分析和处理，得到所述后部输送机(7)正常、轻载或过载时的命令指令，同时所述放顶煤特殊工况智能处理器(8)向电液控制器(9)发出所述命令指令，控制所述综放工作面放顶煤液压支架(3)尾梁的保持、摆动和插板的保持、伸缩。

6.根据权利要求5所述的一种综放工作面放顶煤特殊工况智能化控制方法，其特征在于，在所述步骤S4中，根据所述判断结果对后部输送机(7)的状态进行调整，具体如下：

S4.1：将所述获取得到的后部输送机(7)电流强度的数字信号与后部输送机(7)电机电流的上限值、下限值均进行比较，当X≤i≤Y时，则所述后部输送机(7)的电流处于正常状态，当i＜X时，则所述后部输送机(7)轻载，当i＞Y时，则所述后部输送机(7)过载；

其中：X为后部输送机电机电流的上限值，Y为后部输送机电机电流的下限值，i为获取得到的后部输送机电流强度的数字信号；

S4.2：当所述后部输送机(7)的电流处于正常状态时，则向所述控制支架尾梁摆动的控制模块A和控制插板伸缩的控制模块B均输入低电平；

当所述后部输送机(7)轻载时，则向所述控制支架尾梁摆动的控制模块A输入高电平，向所述控制插板伸缩的控制模块B输入低电平；

当所述后部输送机(7)过载时，则向所述控制支架尾梁摆动的控制模块A输入低电平，向所述控制插板伸缩的控制模块B输入高电平。

7.根据权利要求6所述的一种综放工作面放顶煤特殊工况智能化控制方法，其特征在于，当所述控制支架尾梁摆动的控制模块A和控制插板伸缩的控制模块B均输入低电平时，所述控制电路保持尾梁和插板原有状态不变；

当所述控制支架尾梁摆动的控制模块A输入高电平，向所述控制插板伸缩的控制模块B输入低电平时，所述控制电路控制电液控制器(9)使尾梁来回摆动和插板反复伸缩；

当所述控制支架尾梁摆动的控制模块A输入低电平，向所述控制插板伸缩的控制模块B输入高电平时，所述控制电路通过电液控制器(9)使尾梁后摆和插板伸出，同时关小放煤口(6)。

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