CN113803112A - 工作面底煤厚度智能探测方法、系统、可读介质和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于井工煤矿开采技术领域，涉及一种工作面底煤厚度智能探测方法、系统、可读介质和设备，包括以下步骤：设定工作面头部和尾部的准确位置点，使采煤机在工作面头部和尾部两点之间往复运动；通过设置在采煤机上的惯导系统，获得采煤机沿工作面方向的行走轨迹；根据行走轨迹获得煤层中工作面底部的割煤轮廓线；根据煤层底板等高线获得工作面头部和尾部之间的煤层底板轮廓线；将割煤轮廓线与煤层底板轮廓线相减获得工作面遗留煤层厚度。其劳动强度低、速度快，精确率高，更易实现智能化。
Description
技术领域
本发明涉及一种工作面底煤厚度智能探测方法、系统、可读介质和设备，属于井工煤矿开采技术领域，特别涉及工作面底煤厚度探测技术领域。
背景技术
我国井工煤矿开采基本都采用壁式体系采煤法，工作面是煤炭开采的主要场所，工作面一般长度150-300m不等，工作面开采高度随煤层厚度具有较大差异性。由于技术或客观条件限制，工作面往往难以将煤层一次性全厚采出，而往往留设一定厚度的底煤。留设底煤的情况主要有如下几种：
(1)工作面煤层较厚，工作面现有采高难以将煤层全厚采出，而在底部留设一定厚度的底煤；
(2)工作面涌水量较大，煤层底板属于岩性较差的泥岩或炭质泥岩，遇水泥化，而留设一定厚度底煤避免支架扎底；
(3)操作管理因素，工作面开采过程中，由于井下照明条件差以及浮煤因素，煤层和煤层底板识别难度大，造成漂溜现象，使得工作面留设一定厚度的底煤；
(4)安全因素，由于片帮冒顶、遇到构造或者煤层存在较大起伏等，工作面不得不降低采高并沿煤层顶板回采，导致工作面底部留设厚度不等的底煤；
(5)技术因素，在部分综放开采工作面，进风和回风巷沿煤层顶板掘进，巷道底部留设一定厚度的底煤，回采时工作面呈现“锅底”状，工作面中煤沿煤层底板，工作面两端头向巷道方向则存在一定的“弧形”过渡，而留设一定的底煤。
工作面遗留底煤开采，一定程度上降低了资源的回收率。从煤炭开采角度来讲，留设底煤固然有客观因素，也有主观因素，但无论主客观因素，矿井往往难以掌握或精准控制开采过程中遗留底煤厚度及分布情况，现有的技术也难以高效探测，有的工作面局部底煤厚度达3m，造成资源严重浪费。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供了一种工作面底煤厚度智能探测方法、系统、可读介质和设备，其劳动强度低、速度快，精确率高，更易实现智能化。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种工作面底煤厚度智能探测方法，包括以下步骤：设定工作面头部和尾部的位置，使采煤机在两点之间往复运动；通过设置在采煤机上的惯导系统，获得采煤机沿工作面方向的行走轨迹；根据行走轨迹获得煤层中工作面底部的割煤轮廓线；根据煤层底板等高线获得工作面头部和尾部之间的煤层底板轮廓线；将割煤轮廓线与煤层底板轮廓线相减获得工作面遗留煤层厚度。
进一步，根据工作面遗留煤层厚度，设置采煤机往复运动的行走轨迹。
进一步，通过调整采煤机的摇臂角度，使得割煤轮廓线与煤层底板轮廓线重合，以减少工作面遗留煤层厚度。
进一步，在工作面头部，设置煤层和煤层底板的分界点为坐标原点O，坐标系x轴方向指向工作面尾部方向，y轴方向垂直于煤层底板并指向煤层顶板方向，并在坐标系中标出工作面尾部位置P。
进一步，割煤轮廓线的获取方法为：惯导系统随采煤机在工作面头部和尾部两点之间往复运动，并记录每个位置的空间坐标，将所有位置的空间坐标组合获得采煤机沿工作面方向的行走轨迹；获取惯导系统的位置坐标，将采煤机行走轨迹的纵坐标与惯导系统的纵坐标相减得到割煤轮廓线。
本发明还公开了一种工作面底煤厚度智能探测系统，包括：往复运动模块，用于设定工作面头部和尾部的位置，使采煤机在工作面头尾之间往复运动；行走轨迹模块，用于通过设置在采煤机上的惯导系统，获得采煤机沿工作面方向的行走轨迹；割煤轮廓线模块，用于根据行走轨迹获得煤层中工作面底部的割煤轮廓线；煤层底板轮廓线模块，用于根据煤层底板等高线获得工作面头部和尾部之间的煤层底板轮廓线；工作面底煤厚度计算模块，用于将割煤轮廓线与煤层底板轮廓线相减获得工作面遗留煤层厚度。
本发明还涉及一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行以实现上述任一项的工作面底煤厚度智能探测方法。
本发明还涉及一种计算设备，包括：一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序包括用于执行根据上述任一项的工作面底煤厚度智能探测方法。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明通过在采煤机上安装惯导系统，通过采煤机行走轨迹绘制出工作面底部割煤轮廓线，然后将该轮廓线与煤层底板等高线放在同一二维坐标系里进行比对，得到全工作面遗留底煤的厚度分布图，具有速度快，精确率高，降低了工作强度等优点。
2、本发明实时掌握工作面不同区域遗留底煤的厚度分布，指导工人及时修正作业参数，具有时效性高，应采尽采，减少资源浪费的优点；
3、本发明根据遗留底煤厚度分布及空间坐标，及时调整工作面采煤机的记忆割煤轨迹，割煤智能化程度更高，实现工作面底部的割煤轮廓线与煤层底板轮廓线相重合，为智能化割煤减少底部煤炭损失提供了可能。
附图说明
图1是本发明一实施例中工作面底煤厚度智能探测方法的原理图；
图2是本发明一实施例中工作面底煤厚度智能探测方法的结果图，其中，a是惯导系统安装高度，b是遗留底煤厚度。
附图标记：
1-采煤机；2-惯导系统；3-采煤机行走轨迹；4-割煤轮廓线；5-煤层底板轮廓线。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，通过具体实施例对本发明进行详细的描述。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明公开了一种工作面底煤厚度智能探测方法、系统、可读介质和设备，其通过在采煤机1上安装惯导系统2，通过采煤机1的行走轨迹3绘制出工作面底部割煤轮廓线4，然后将该轮廓线与煤层底板轮廓线5放在同一二维坐标系里进行比对，获得全工作面遗留底煤的厚度分布图，并能够根据全工作面遗留底煤的厚度分布图，及时调整工作面采煤机1的行走轨迹3，实现工作面底部的割煤轮廓线4与煤层底板轮廓线5相重合，以减少底部煤炭遗留。本发明中方案与人工打钻探测相比，劳动强度低、速度快，精确率高，更易实现智能化。下面结合附图，结合具体实施例对本发明方案进行详细说明。
实施例一
本实施例公开了一种工作面底煤厚度智能探测方法，如图1、2所示，包括以下步骤：
1、划定工作面头部和尾部的位置，使采煤机1在工作面头尾之间往复运动。
设置工作面头部位置煤层和煤层底板的某一分界点为坐标原点，坐标系x轴方向指向工作面尾部方向，y轴方向垂直于煤层底板并指向煤层顶板方向，其中，坐标原点为工作面头部设定的坐标点O，并在坐标系中标出工作面尾部位置P。OP间的水平长度即为工作面头部至尾部的距离。
在采煤机1上安装惯导系统2，采煤机1携带惯导系统2在工作面从头部到尾部往复循环割煤，当采煤机1行走至头部极限位置时，此时惯导系统2的中心点横坐标在水平方向上与坐标原点O相重合，当采煤机1行走至尾部极限位置时，此时惯导系统2的中心点横坐标在水平方向上与工作面尾部位置P相重合。
2、通过设置在采煤机1上的惯导系统2，获得采煤机1沿工作面方向的行走轨迹3。
3、根据行走轨迹3获得煤层中工作面底部的割煤轮廓线4。
惯导系统2随采煤机1在工作面头部和尾部之间往复运动，并记录每个位置的空间坐标，将所有位置的空间坐标组合获得采煤机1沿工作面方向的行走轨迹3；获取惯导系统2的位置坐标，将行走轨迹3的纵坐标与惯导系统2的纵坐标相减得到割煤轮廓线4。
4、根据煤层底板等高线获得工作面头部和尾部之间的煤层底板轮廓线5。
根据地质资料中的煤层底板等高线，以坐标原点O为起点，在上述坐标系中绘制以坐标原点O到机尾位置P的煤层底板轮廓线5。
5、将割煤轮廓线4与煤层底板轮廓线5相减获得工作面遗留煤层厚度。
如图2所示，将工作面任一点对应的割煤轮廓线4与煤层底板轮廓线5纵坐标相减，获得该点的遗留底煤厚度，二维坐标中工作面底部的割煤轮廓线4与煤层底板轮廓线5所围区域，为工作面遗留煤层厚度分布图。
根据工作面遗留煤层厚度对采煤机1往复运动的行走及割煤轨迹3进行调整，使割煤轮廓线4与煤层底板轮廓线5重合，以减少工作面遗留煤层厚度。通过调整采煤机1的摇臂角度对割煤轨迹3进行调整。
实施例二
基于相同的发明构思，本实施例公开了一种工作面底煤厚度智能探测系统，包括：
往复运动模块，用于划定刮工作面头部和尾部的位置，使采煤机1在工作面头尾之间往复运动；
行走轨迹3模块，用于通过设置在采煤机1上的惯导系统2，获得采煤机1沿工作面方向的行走轨迹3；
割煤轮廓线4模块，用于根据行走轨迹3获得煤层中工作面底部的割煤轮廓线4；
煤层底板轮廓线5模块，用于根据煤层底板等高线获得工作面头部和尾部之间的煤层底板轮廓线5；
煤层厚度计算模块，用于将割煤轮廓线4与煤层底板轮廓线5相减获得工作面遗留煤层厚度。
实施例三
基于相同的发明构思，本实施例涉及一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行以实现上述任一项的工作面底煤厚度智能探测方法。
实施例四
基于相同的发明构思，本实施例涉及一种计算设备，包括：一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序包括用于执行根据上述任一项的工作面底煤厚度智能探测方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。上述内容仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种工作面底煤厚度智能探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
划定工作面头部和尾部的准确位置，使所述采煤机在工作面头部和尾部两点之间往复运动；
通过设置在所述采煤机上的惯导系统，获得所述采煤机沿工作面方向的行走轨迹；
根据所述行走轨迹获得煤层中工作面底部的割煤轮廓线；
根据煤层底板等高线获得工作面头部和尾部之间的煤层底板轮廓线；
将所述割煤轮廓线与所述煤层底板轮廓线相减获得工作面遗留底煤厚度。
2.如权利要求1所述的工作面底煤厚度智能探测方法，其特征在于，根据所述工作面遗留煤层厚度对采煤机往复运动的行走轨迹进行调整，使所述割煤轮廓线与所述煤层底板轮廓线重合，以减少工作面遗留煤层厚度。
3.如权利要求2所述的工作面底煤厚度智能探测方法，其特征在于，通过调整所述采煤机的摇臂角度对所述割煤轨迹进行调整。
4.如权利要求1-3任一项所述的工作面底煤厚度智能探测方法，其特征在于，设置工作面头部煤层和煤层底板的某一分界点为原点，坐标系x轴方向指向工作面尾部方向，y轴方向垂直于煤层底板并指向煤层顶板方向，其中，所述原点为工作面头部设置的坐标原点O，并在所述坐标系中标出工作面尾部位置P。
5.如权利要求4所述的工作面底煤厚度智能探测方法，其特征在于，所述割煤轮廓线的获取方法为：所述惯导系统随所述采煤机在工作面头部和尾部两点之间往复运动，并记录每个位置的空间坐标，将所有位置的空间坐标组合获得采煤机沿工作面方向的行走轨迹；获取所述惯导系统的位置坐标，将所述行走轨迹的纵坐标与所述惯导系统的纵坐标相减得到所述割煤轮廓线。
6.一种工作面底煤厚度智能探测系统，其特征在于，包括：
往复运动模块，用于划定工作面头部和尾部的精确位置，使所述采煤机在头部和尾部两点之间往复运动；
行走轨迹模块，用于通过设置在所述采煤机上的惯导系统，获得所述采煤机沿工作面方向的行走轨迹；
割煤轮廓线模块，用于根据所述行走轨迹获得煤层中工作面底部的割煤轮廓线；
煤层底板轮廓线模块，用于根据煤层底板等高线获得工作面头部和尾部之间的煤层底板轮廓线；
遗留底煤厚度计算模块，用于将所述割煤轮廓线与所述煤层底板轮廓线相减获得工作面遗留煤层厚度。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-5任一项所述的工作面底煤厚度智能探测方法。
8.一种计算设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1-5任一项所述的工作面底煤厚度智能探测方法。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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