CN114033365A - 采煤机、采煤机预警方法及电子设备 - Google Patents

采煤机、采煤机预警方法及电子设备 Download PDF

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CN114033365A
CN114033365A CN202111149683.3A CN202111149683A CN114033365A CN 114033365 A CN114033365 A CN 114033365A CN 202111149683 A CN202111149683 A CN 202111149683A CN 114033365 A CN114033365 A CN 114033365A
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CN
China
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coal
coal mining
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geological
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CN202111149683.3A
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武强
郭金刚
刘鎏
马占元
李邵军
曾一凡
陶凤娟
刘春生
胡刚
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Wuhan Changsheng Mine Security Technology Ltd
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Wuhan Changsheng Mine Security Technology Ltd
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    • E21C—MINING OR QUARRYING
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Abstract

本申请提供的一种采煤机、采煤机预警方法及电子设备，包括：采煤机主体；采煤滚筒，设置于采煤机主体的端部，与煤层的回采工作面贴合，被配置为能够对回采工作面进行开采；震动接收传感器，设置于采煤机主体靠近采煤滚筒处，与回采工作面贴合，被配置为采煤滚筒工作时，采集煤层的弹性波及弹性波在煤层传播时遇到地质薄弱带产生的反射回波。本申请通过设置于采集机主体上的震动接收传感器，接收采煤滚筒工作时，煤层震动产生的弹性波，通过该弹性波及其反射回波来确定当前煤层中是否有地质薄弱带，实现采煤工作面随采随探综合物探工作，对采煤工作面进行精准探测、快速诊断并及时预警，提高探测的精度和准确性，做到采煤工作面的超前精准探测。

Description

采煤机、采煤机预警方法及电子设备
技术领域
本申请涉及设备安全技术领域，尤其涉及一种采煤机、采煤机预警方法及电子设备。
背景技术
在煤炭开采过程中，瓦斯、水害、顶板等灾害事故均与地质条件密切相关，在煤矿重大事故中，与地质条件有关的占到事故总数的90％左右。随着煤炭开采向深部延伸，在高瓦斯、高地应力、高地温等条件下，瓦斯、水害、火灾、顶板以及冲击地压等多因素复合灾害愈发频繁。
但是，现有技术对地质条件探测精度不足、动态地质信息探测困难与智能开采缺乏统一的地质基础。无法对采煤工作面进行超前的精准的探测。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提出一种采煤机、采煤机预警方法及电子设备。
基于上述目的，本申请提供了一种采煤机，包括：
采煤机主体；
采煤滚筒，设置于所述采煤机主体的端部，与煤层的回采工作面贴合，被配置为能够对所述回采工作面进行开采；
震动接收传感器，设置于所述采煤机主体靠近所述采煤滚筒处，与所述回采工作面贴合，被配置为所述采煤滚筒工作时，采集所述煤层的弹性波及所述弹性波在所述煤层传播时遇到地质薄弱带产生的反射回波。
在一些实施方式中，还包括：
震电接收传感器，设置于所述采煤机主体的中部，与所述回采工作面贴合，被配置为所述采煤滚筒工作时，采集所述煤层的弹性波及所述弹性波在所述煤层传播时遇到含水地质产生的震电信号。
在一些实施方式中，还包括：
姿态传感器，设置于所述采煤机主体上，被配置为能够确定所述采煤机工作时的姿态。
在一些实施方式中，所述震动接收传感器为轮式震动接收传感器；
所述采煤机，还包括：
里程计数器，设置于所述轮式震动接收传感器的轮轴处。
基于同一构思，本申请还提供了一种采煤机预警方法，包括：
响应于采煤滚筒正在工作，通过设置于采煤机主体的与煤层的回采工作面贴合的震动接收传感器和/或震电接收传感器采集到的弹性波，确定所述煤层的厚度；
根据所述震动接收传感器采集到的反射回波，确定所述煤层中是否存在地质薄弱带；
响应于确定所述煤层中存在所述地质薄弱带，根据所述反射回波确定所述地质薄弱带的位置，并基于所述煤层的厚度，生成预警信号。
在一些实施方式中，所述震动接收传感器为两个；
所述确定煤层的厚度，具体为：
Figure BDA0003286510170000021
其中，H为所述煤层的厚度，Δx为两个所述震动接收传感器间的距离，Δφ为两个所述震动接收传感器接收信号的相伴差，k为厚度修正系数。
在一些实施方式中，所述根据所述反射回波确定所述地质薄弱带的位置，包括：
根据获取到所述反射回波时的里程位置和姿态传感器的数据，确定所述地质薄弱带相对于所述回采工作面的位置及方向；
根据所述地质薄弱带相对于所述回采工作面的位置及方向，确定所述地质薄弱带的位置。
在一些实施方式中，所述生成预警信号之前，还包括：
根据所述震电接收传感器接收的震电信号，所述震电信号为所述弹性波在所述煤层传播时遇到含水地质产生的；
根据获取到所述震电信号时里程位置和姿态传感器的数据，确定所述含水地质相对于所述回采工作面的位置及方向；
根据所述含水地质相对于所述回采工作面的位置及方向，确定所述含水地质的位置；
根据所述含水地质的位置，并基于所述煤层的厚度，生成所述预警信号。
在一些实施方式中，所述生成预警信号之后，还包括：
基于预设的采煤机工作区域，根据里程计数器记录的采煤机运动轨迹及距离，确定采煤机在所述采煤机工作区域内的具体位置；
基于所述具体位置，根据所述煤层的厚度、姿态传感器确定的采煤机姿态及所述预警信号，调整所述采煤滚筒的采煤姿态。
基于同一构思，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任一项所述的方法。
从上面所述可以看出，本申请提供的一种采煤机、采煤机预警方法及电子设备，包括：采煤机主体；采煤滚筒，设置于采煤机主体的端部，与煤层的回采工作面贴合，被配置为能够对回采工作面进行开采；震动接收传感器，设置于采煤机主体靠近采煤滚筒处，与回采工作面贴合，被配置为采煤滚筒工作时，采集煤层的弹性波及弹性波在煤层传播时遇到地质薄弱带产生的反射回波。本申请通过设置于采集机主体上的震动接收传感器，接收采煤滚筒工作时，煤层震动产生的弹性波，通过该弹性波及其反射回波来确定当前煤层中是否有地质薄弱带，实现采煤工作面随采随探综合物探工作，对采煤工作面进行精准探测、快速诊断并及时预警，提高探测的精度和准确性，做到采煤工作面的超前精准探测。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提出的一种采煤机的结构示意图；
图2为本申请实施例提出的一种采煤机的探测数据处理器的具体结构示意图；
图3为本申请实施例提出的一种采煤机预警方法的流程示意图；
图4为本申请实施例的传感器接收到的探测数据的示意图；
图5为本申请实施例的煤层段面探测分析结果的示意图；
图6为本申请实施例提出的电子设备结构示意图。
附图标记说明：
1采煤机主体；11探测数据处理器；2采煤滚筒；3震动接收传感器；4震电接收传感器；5姿态传感器；100煤层；101回采工作面。
具体实施方式
为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本说明书进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件、物件或者方法步骤涵盖出现在该词后面列举的元件、物件或者方法步骤及其等同，而不排除其他元件、物件或者方法步骤。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如背景技术部分所述，随着煤炭开采向深部延伸，在高瓦斯、高地应力、高地温等条件下，瓦斯、水害、火灾、顶板以及冲击地压等多因素复合灾害愈发频繁；同时，高强度、集约化、智能化的煤炭开采技术快速发展，对煤炭安全防控技术提出了新的要求。作为煤矿智能化的技术支撑，煤炭地质保障技术受到了高度关注，其贯穿于煤矿生产的全生命周期，在灾害防治、隐蔽致灾因素探查、煤炭智能开采等方面发挥着关键作用，是实现煤炭资源安全高效智能绿色开采的基础和前提。
煤矿井下地震勘探具有距离探测目标近、分辨率高、不受上覆地层影响等优势，是实现煤矿井下构造精细探测的有效技术途径之一，其中槽波地震勘探是煤矿井下地震勘探技术中理论完备、分辨率较高的一项矿井物探技术。在现有技术中，槽波地震勘探技术己经为煤矿开采解决了很多地质问题。但是，以往的槽波地震勘探以炸药为震源，在高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井的施工受到限制，对煤矿正常生产活动有一定的影响。同时，煤岩界面识别是采煤机自动控制的基础，也是实现智能化、无人自动化开采的先决条件和关键设备之一，实现采煤机滚筒自动调高不仅是实现采煤工作面生产过程自动化的重要环节，而且对延长机器寿命、提高设备可靠性、保障工人安全、提高煤炭质量具有重要意义。由此采煤机的煤岩界面的自动识别及预警技术成为急需解决的问题。
目前煤炭智能开采背景下地质保障技术面临3个难题：地质条件探测精度不足、动态地质信息探测困难与智能开采缺乏统一的地质基础。是本领域中亟待解决的关键问题。
结合上述实际情况，本申请实施例提出了一种采煤机通过设置于采集机主体上的震动接收传感器，接收采煤滚筒工作时，煤层震动产生的弹性波，通过该弹性波及其反射回波来确定当前煤层中是否有地质薄弱带，实现采煤工作面随采随探综合物探工作，对采煤工作面进行精准探测、快速诊断并及时预警，提高探测的精度和准确性，做到采煤工作面的超前精准探测。
如图1所示，为本申请提供的一种采煤机的结构示意图，包括：
采煤机主体1；
采煤滚筒2，设置于采煤机主体1的端部，与煤层100的回采工作面101贴合，被配置为能够对回采工作面101进行开采；
震动接收传感器3，设置于采煤机主体1靠近采煤滚筒2处，与回采工作面101贴合，被配置为采煤滚筒2工作时，采集煤层100的弹性波及弹性波在煤层100传播时遇到地质薄弱带产生的反射回波。
采煤机一般由截割部、装载部、行走部(牵引部)、电动机、操作控制系统和辅助装置等部分组成。在本实施例中，采煤机主体可以是除去采煤机的截割部外的其他部分组成的主体结构，本实施例中的采煤滚筒2即为与截割部相对应的，对煤层100的回采工作面101进行截割采煤的结构。其中，采煤滚筒2可以设置一个或两个等等，即单滚筒采煤及双滚筒采煤。采煤滚筒2一般设置于采煤机主体1的端部，方便采煤作业。另外，回采工作面101又称采煤工作面。煤矿的开采为了安全一般是从前向后采，先打通巷道进入计划开采面积的远处，正式开采时的工作面称回采工作面。之后，震动接收传感器3即为能够检测到震动波的传感器，在采煤滚筒2工作时，由于滚筒刀盘对回采工作面101的切割，其必然会导致回采工作面101的震动，产生震动波或叫弹性波，进而可以被震动接收传感器3感应并接收到。由于煤层100的结构较为单一，波在煤层100中传播的速度等属性可以看成是不变的，但是当波在煤层100中传播时遇到了地质薄弱带(图中未示出)，由于地质薄弱带的煤结构或地质结构是与正常煤层100有一定区别的(与光线从空气中射入水中相类似，光线在交界面处会发生折射和反射)，在地质薄弱带与煤层100正常结构的交界面处，波会发生反射，成为反射回波。而反射回波由于是传播出去后经过反射形成的，其振动强度等属性是明显与刚产生的弹性波不同的，从而在震动接收传感器3处可以明显区分出两者。进而通过接收到的弹性波及反射回波可以对开采的煤层100的煤层厚度、煤层100中是否存在地质薄弱带进行确定，同时由于震动接收传感器3是直接设置在采煤滚筒2一旁，通过采煤机截割煤壁时所诱发的震动作为被动地震震源，实现煤层100内部断层、陷落柱、煤层变薄区等地质薄弱带及煤层100厚度(煤岩界面)的精细探测预警。其中，地质薄弱带即为地质不稳定的区域，一般是指断层、陷落柱及煤层结构显著变化(例如煤层变薄)的区域等等。
从上面所述可以看出，本申请提供的一种采煤机，包括：采煤机主体；采煤滚筒，设置于采煤机主体的端部，与煤层的回采工作面贴合，被配置为能够对回采工作面进行开采；震动接收传感器，设置于采煤机主体靠近采煤滚筒处，与回采工作面贴合，被配置为采煤滚筒工作时，采集煤层的弹性波及弹性波在煤层传播时遇到地质薄弱带产生的反射回波。本申请通过设置于采集机主体上的震动接收传感器，接收采煤滚筒工作时，煤层震动产生的弹性波，通过该弹性波及其反射回波来确定当前煤层中是否有地质薄弱带，实现采煤工作面随采随探综合物探工作，对采煤工作面进行精准探测、快速诊断并及时预警，提高探测的精度和准确性，做到采煤工作面的超前精准探测。
在一个可选的实施例中，如图1所示，采煤机，还包括：
震电接收传感器4，设置于采煤机主体1的中部，与回采工作面101贴合，被配置为采煤滚筒2工作时，采集煤层100的弹性波及弹性波在煤层100传播时遇到含水地质产生的震电信号。
其中，震电信号即为震电效应产生的相关信号，震电效应是指地震波和电磁波能量在地下介质中的耦合与转换效应。震电接收传感器4即为能够接收震电信号的传感器。在具体应用场景中，采煤滚筒2工作时，在煤层100内产生的弹性波遇到含水地质时会在震电效应的影响下产生电磁回波，从而被震电接收传感器4感应及接收到。从而可以根据震电接收传感器4接收到的震电信号，来判断是否存在含水地质。
在一个可选的实施例中，如图1所示，采煤机，还包括：
姿态传感器5，设置于采煤机主体1上，被配置为能够确定采煤机工作时的姿态。
其中，采煤机的姿态即为，采煤滚筒的抬起高度、采煤角度、采煤机主体的倾斜角度等等。方便更好的调整采煤机。
在一个可选的实施例中，如图1所示，震动接收传感器3为轮式震动接收传感器；
采煤机，还包括：
里程计数器(图中未示出)，设置于轮式震动接收传感器的轮轴处。
在本实施例中，由于震动接收传感器3是与回采工作面101相贴合，同时其也会随采煤机的移动而与回采工作面101发生相对位移，因此为了保护震动接收传感器3，并能够更好的对煤层内的波进行接收，将其设置成轮式震动接收传感器，即其感应头为转轮型的探头，其可以是轮式辐射耦合面制作而成的感应头，其可以与回采工作面101紧密耦合并以自由滚动方式移动。之后，在其轮轴处可以设置里程计数器，可以用于记录采煤机的移动距离及方向，例如：开始工作后，采煤机向前移动了10米，之后向后移动了3米，之后向前移动了6米等等。
在具体应用场景中，如图1所示，可以通过设置于采煤机主体1上的探测数据处理器11，整合所有探测器、传感器等的数据，之后通过与探测数据处理器11连接的交换机，最终传输到分析终端处。其中交换机可以是设置在地上的或地下的，也可以是在地上地下分别设置交换机，并且一个交换机可以连接多个探测数据处理器11。其中，探测数据处理器11的具体结构可以如图2所示。
基于同一构思，与上述任意实施例的采煤机相对应的，本申请还提供了一种采煤机预警方法，如图3所示，包括：
步骤301，响应于采煤滚筒正在工作，通过设置于采煤机主体的与煤层的回采工作面贴合的震动接收传感器和/或震电接收传感器采集到的弹性波，确定煤层的厚度。
步骤302，根据震动接收传感器采集到的反射回波，确定煤层中是否存在地质薄弱带；
步骤303响应于确定煤层中存在地质薄弱带，根据反射回波确定地质薄弱带的位置，并基于煤层的厚度，生成预警信号。
上述实施例的方法应用于前述实施例中相应的采煤机，在前述采煤机的实施例中已经涉及了上述各步骤包括的具体内容的说明以及相应的有益效果，故在本实施例中不再赘述。
在一个可选的实施例中，震动接收传感器为两个；
确定煤层的厚度，具体为：
Figure BDA0003286510170000081
其中，H为煤层的厚度，Δx为两个震动接收传感器间的距离，Δφ为两个震动接收传感器接收信号的相伴差，k为厚度修正系数。
在具体应用场景中，针对设置两个采煤滚筒的采煤机，可以通过前述方程计算得到当前正在开采的煤层的厚度。
在一个可选的实施例中，根据反射回波确定地质薄弱带的位置，包括：根据获取到反射回波时的里程位置和姿态传感器的数据，确定地质薄弱带相对于回采工作面的位置及方向；根据地质薄弱带相对于回采工作面的位置及方向，确定地质薄弱带的位置。
在具体应用场景中，根据接收到的反射回波的里程位置及姿态传感器的数据，可以判断出地质薄弱带相较于采煤机的大致方位。其中，里程位置是指反射回波的传播距离(在本实施例中可以指地质薄弱带到采煤滚筒或该采煤滚筒旁的震动接收传感器的距离)及传播方向。之后，可以根据公式L1＝vt1/2，来计算地质薄弱带的距离，其中，L1为地质薄弱带到采煤机(或震动接收传感器)的距离，v为弹性波传播速度，t1为反射回波产生的时间。在开采过程中，开采时产生的每个弹性波之间是存在着细微差别的，震动接收传感器因此可以分辨出每个弹性波，而反射回波由于是反射产生的，其波形与生成该反射回波的弹性波必然是相同的，从而震动接收传感器可以分辨出该反射回波与哪个弹性波相对应，同时，由于震动接收传感器就设置在采煤滚筒一旁，从而其可以看作是弹性波生成瞬间就接收到了该弹性波，进而可以大致测算出反射回波的产生时间，进而以此确定出地质薄弱带相对于回采工作面或采煤滚筒开采点的相对位置，并以此再根据姿态传感器确定的当前采煤机的具体采煤姿态(例如当前采煤机的采煤滚筒抬起高度、角度及采煤角度等等)，进一步推算出地质薄弱带在煤层中的具体位置。之后，可以根据该地质薄弱带的位置及煤层厚度来确定是否生成预警信号或生成的预警信号等级。例如：地质薄弱带在采煤机的前方45度角的位置，到回采工作面的垂直距离有45米，但本次作业的回采工作面本身只有20米，从而在此次开采时根本不会开采到这个位置，进而可以根据实际情况确定是否生成预警信号或生成的预警信号等级。
在一个可选的实施例中，生成预警信号之前，还包括：根据震电接收传感器接收的震电信号，震电信号为弹性波在煤层传播时遇到含水地质产生的；根据获取到震电信号时里程位置和姿态传感器的数据，确定含水地质相对于回采工作面的位置及方向；根据含水地质相对于回采工作面的位置及方向，确定含水地质的位置；根据含水地质的位置，并基于煤层的厚度，生成预警信号。
在具体应用场景中，与前一实施例相类似。其中，可以根据公式L2＝vt2，来计算含水地质的距离，其中，L2为含水地质到采煤机(或震动接收传感器)的距离，v为弹性波传播速度，t2为震电信号产生的时间。
在一个可选的实施例中，生成预警信号之后，还包括：基于预设的采煤机工作区域，根据里程计数器记录的采煤机运动轨迹及距离，确定采煤机在采煤机工作区域内的具体位置；基于具体位置，根据煤层的厚度、姿态传感器确定的采煤机姿态及预警信号，调整采煤滚筒的采煤姿态。
其中，里程计数器可以确定并统计出采煤机在当前的工作区间内的往返移动距离等数据，确定出当前采煤机的具体位置，在根据姿态传感器确定的采煤机姿态，之后可以根据预警信号等信息，对采煤机进行调整，例如，采煤滚筒的位置、高度、采煤角度等等，实现煤岩界面识别功能。采煤机工作区域即为采煤机当前的工作区间。
在具体应用场景中，根据采煤机采煤时产生的弹性波反射回波震动信号和是否接收到弹性波向煤层的表面前方传播遇到地质薄弱带时产生的反射回波震动信号的有无及时间来分析判定回采工作面前方是否存在地质薄弱带及地质薄弱带的位置；同时，可以根据弹性波震动产生的震电信号的有无和时间来分析回采工作面前方是否存在含水地质体及含水地质体的位置；震动接收传感器及震电接收传感器接收一段时间的探测数据如图4所示，某一随采煤层段面探测分析结果如图5所示意。
外部控制分析平台，根据每次探测的数据和不同回采位置探测的数据进行比较分析，可以实现探测煤层前方地质信号的反复验证，排除干扰异常信息，提高随采探测的准确性。
外部面控制平台可以控制分析多个探测数据处理器进行随采探测和数据分析判定工作，组建一个矿山(或项目工程隧道)的所有煤层的随采超前探测分析中心。通过一个矿山(或项目工程隧道)的所有煤层的随采超前探测分析中心，可以组建一个集团或地方监管的煤层的地质超前探测预警预报中心进行监管。
在本实施例中，将采煤与物探结合，实现随采多方法综合探测，可以探测当前开采的煤层的表面前方几十米至一百米距离的煤层的地质特征，判断当前开采的煤层的表面前方一定范围内有无地质薄弱带、含水地质体等有害地质体和煤层的煤层厚度，在一个探测距离范围内可实现多次随采探测验证，可提高物探的探测精度。
在一个具体的应用场景中，采煤机预警方法，包括：
步骤一，两个轮式震动接收传感器用于接收采煤机采煤时产生的弹性波震动及弹性波传播到煤层的回采工作面前方地质薄弱带产生的反射回波震动信号；
震电接收传感器用于接收采煤机采煤时产生的弹性波震动及弹性波传播到煤层的回采工作面前方含水地质体时产生的震电信号；
里程计数器用于接收采煤机在当前工作区间内的往返移动的距离；
姿态传感器用于测量采煤机的姿态。
步骤二，外部控制分析平台根据探测数据处理器通过两个轮式震动接收传感器接收到的采煤机采煤时产生的弹性波，及弹性波传播到煤层的回采工作面前方地质薄弱带时产生的反射回波的有无和时间，来分析煤层的回采工作面前方是否存在地质薄弱带及地质薄弱带的位置；若有反射回波震动信号，则存在地质薄弱带并计算地质薄弱带距煤层的表面的距离，若无，则不存在地质薄弱带。
外部控制分析平台根据探测数据处理器通过震电接收传感器接收到采煤机采煤时产生的弹性波，及弹性波传播到煤层的回采工作面前方含水地质体时产生的震电信号的有无和时间，来分析煤层的回采工作面前方是否存在含水地质体及含水地质体的位置；若有反射震电信号，则存在含水地质体并计算含水地质体距煤层的回采工作面的距离，若无，则不存在含水地质体。
外部控制分析平台根据随探测数据处理器通过两个轮式震动接收传感器接收到采煤机采煤时产生的弹性波，及传播特性来计算煤层的煤层厚度。
步骤三：外部控制分析平台根据采煤机工作区域、当前的煤层厚度和采煤机的姿态进行分析，指导采煤机的两个采煤滚筒抬高和下放的高度，实现煤层界面(或称煤岩界面)识别功能。
步骤四：外部控制分析平台可根据每次不同距离的探测数据进行分析比较，反复验证探测分析判定地质薄弱带和地质薄弱带距离的准确性，反复验证探测分析判定含水地质体和含水地质体距离的准确性。
步骤五：外部控制分析平台可根据一个矿山的所有探测数据处理器的探测数据进行分析判定，形成一个矿山的煤层的随采超前探测分析平台。
需要说明的是，本申请实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本申请实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本申请实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
需要说明的是，上述对本申请特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
基于同一构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上任意一实施例所述的采煤机预警方法。
图6示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的采煤机预警方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本申请实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本申请实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本申请实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本申请的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本申请实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本申请实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采煤机，其特征在于，包括：
采煤机主体；
采煤滚筒，设置于所述采煤机主体的端部，与煤层的回采工作面贴合，被配置为能够对所述回采工作面进行开采；
震动接收传感器，设置于所述采煤机主体靠近所述采煤滚筒处，与所述回采工作面贴合，被配置为所述采煤滚筒工作时，采集所述煤层的弹性波及所述弹性波在所述煤层传播时遇到地质薄弱带产生的反射回波。
2.根据权利要求1所述的采煤机，其特征在于，还包括：
震电接收传感器，设置于所述采煤机主体的中部，与所述回采工作面贴合，被配置为所述采煤滚筒工作时，采集所述煤层的弹性波及所述弹性波在所述煤层传播时遇到含水地质产生的震电信号。
3.根据权利要求1所述的采煤机，其特征在于，还包括：
姿态传感器，设置于所述采煤机主体上，被配置为能够确定所述采煤机工作时的姿态。
4.根据权利要求1所述的采煤机，其特征在于，所述震动接收传感器为轮式震动接收传感器；
所述采煤机，还包括：
里程计数器，设置于所述轮式震动接收传感器的轮轴处。
5.一种采煤机预警方法，其特征在于，包括：
响应于采煤滚筒正在工作，通过设置于采煤机主体的与煤层的回采工作面贴合的震动接收传感器和/或震电接收传感器采集到的弹性波，确定所述煤层的厚度；
根据所述震动接收传感器采集到的反射回波，确定所述煤层中是否存在地质薄弱带；
响应于确定所述煤层中存在所述地质薄弱带，根据所述反射回波确定所述地质薄弱带的位置，并基于所述煤层的厚度，生成预警信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述震动接收传感器为两个；
所述确定煤层的厚度，具体为：
Figure FDA0003286510160000021
其中，H为所述煤层的厚度，Δx为两个所述震动接收传感器间的距离，Δφ为两个所述震动接收传感器接收信号的相伴差，k为厚度修正系数。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述反射回波确定所述地质薄弱带的位置，包括：
根据获取到所述反射回波时的里程位置和姿态传感器的数据，确定所述地质薄弱带相对于所述回采工作面的位置及方向；
根据所述地质薄弱带相对于所述回采工作面的位置及方向，确定所述地质薄弱带的位置。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述生成预警信号之前，还包括：
根据所述震电接收传感器接收的震电信号，所述震电信号为所述弹性波在所述煤层传播时遇到含水地质产生的；
根据获取到所述震电信号时里程位置和姿态传感器的数据，确定所述含水地质相对于所述回采工作面的位置及方向；
根据所述含水地质相对于所述回采工作面的位置及方向，确定所述含水地质的位置；
根据所述含水地质的位置，并基于所述煤层的厚度，生成所述预警信号。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述生成预警信号之后，还包括：
基于预设的采煤机工作区域，根据里程计数器记录的采煤机运动轨迹及距离，确定采煤机在所述采煤机工作区域内的具体位置；
基于所述具体位置，根据所述煤层的厚度、姿态传感器确定的采煤机姿态及所述预警信号，调整所述采煤滚筒的采煤姿态。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求5至9任一项所述的方法。
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Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2068118A (en) * 1980-01-29 1981-08-05 Coal Industry Patents Ltd Determining by a seismic method the geology of a seam
CN102221832A (zh) * 2011-05-10 2011-10-19 江苏和光天地科技有限公司 一种煤矿无人工作面开发系统
CN103883326A (zh) * 2014-01-28 2014-06-25 中国矿业大学 基于煤层震波探测和地学信息的采煤机滚筒调高方法
CN104481534A (zh) * 2014-11-06 2015-04-01 中国矿业大学 一种采煤机滚筒自动调高系统
CN104678428A (zh) * 2015-03-11 2015-06-03 山东大学 隧道掘进机破岩震源和主动源三维地震联合超前探测系统
CN105137504A (zh) * 2015-08-27 2015-12-09 武汉力博物探有限公司 一种隧道掘进机施工条件下的超前地质预报系统及其方法
CN106124619A (zh) * 2016-03-29 2016-11-16 中北大学 一种皮带超声检测轮式探头组
US20170218757A1 (en) * 2015-03-11 2017-08-03 Shandong University Rock breaking seismic source and active source three-dimensional seismic combined advanced detection system using tunnel boring machine
CN107905786A (zh) * 2017-10-24 2018-04-13 北京天地玛珂电液控制系统有限公司 一种基于透明工作面的采煤方法和系统
CN109184690A (zh) * 2018-07-30 2019-01-11 中国神华能源股份有限公司 采煤机煤岩识别用支撑装置、采煤系统及采煤方法
CN109630110A (zh) * 2019-01-18 2019-04-16 天地科技股份有限公司 一种综采工作面煤层厚度自适应截割控制方法及电子设备
CN111322068A (zh) * 2020-02-24 2020-06-23 山东科技大学 一种分布式滚筒采煤机能效监测及节能运行控制系统
CN212743995U (zh) * 2020-05-22 2021-03-19 三一重型装备有限公司 一种采煤机机载式煤岩识别装置
CN113236249A (zh) * 2021-01-27 2021-08-10 西安合智宇信息科技有限公司 一种融合地质基线的自适应截割方法
CN113379909A (zh) * 2021-05-08 2021-09-10 华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心) 一种透明工作面智能开采大数据分析决策方法和系统

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2068118A (en) * 1980-01-29 1981-08-05 Coal Industry Patents Ltd Determining by a seismic method the geology of a seam
CN102221832A (zh) * 2011-05-10 2011-10-19 江苏和光天地科技有限公司 一种煤矿无人工作面开发系统
CN103883326A (zh) * 2014-01-28 2014-06-25 中国矿业大学 基于煤层震波探测和地学信息的采煤机滚筒调高方法
CN104481534A (zh) * 2014-11-06 2015-04-01 中国矿业大学 一种采煤机滚筒自动调高系统
US20170218757A1 (en) * 2015-03-11 2017-08-03 Shandong University Rock breaking seismic source and active source three-dimensional seismic combined advanced detection system using tunnel boring machine
CN104678428A (zh) * 2015-03-11 2015-06-03 山东大学 隧道掘进机破岩震源和主动源三维地震联合超前探测系统
CN105137504A (zh) * 2015-08-27 2015-12-09 武汉力博物探有限公司 一种隧道掘进机施工条件下的超前地质预报系统及其方法
CN106124619A (zh) * 2016-03-29 2016-11-16 中北大学 一种皮带超声检测轮式探头组
CN107905786A (zh) * 2017-10-24 2018-04-13 北京天地玛珂电液控制系统有限公司 一种基于透明工作面的采煤方法和系统
CN109184690A (zh) * 2018-07-30 2019-01-11 中国神华能源股份有限公司 采煤机煤岩识别用支撑装置、采煤系统及采煤方法
CN109630110A (zh) * 2019-01-18 2019-04-16 天地科技股份有限公司 一种综采工作面煤层厚度自适应截割控制方法及电子设备
CN111322068A (zh) * 2020-02-24 2020-06-23 山东科技大学 一种分布式滚筒采煤机能效监测及节能运行控制系统
CN212743995U (zh) * 2020-05-22 2021-03-19 三一重型装备有限公司 一种采煤机机载式煤岩识别装置
CN113236249A (zh) * 2021-01-27 2021-08-10 西安合智宇信息科技有限公司 一种融合地质基线的自适应截割方法
CN113379909A (zh) * 2021-05-08 2021-09-10 华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心) 一种透明工作面智能开采大数据分析决策方法和系统

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