專利名稱：一種薄煤層無人自動(dòng)化開采模式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄煤層準(zhǔn)無人自動(dòng)化采煤模式，具體地說是一種煤層厚度0. 8 1. : !工作面準(zhǔn)無人自動(dòng)化采煤方法。
背景技術(shù)：
薄煤層是指煤層厚度在0.8 1.; 的煤層。我國(guó)薄煤層資源豐富，分布廣泛。在已探明礦區(qū)中，84. 2%的礦區(qū)有薄煤層分布，薄煤層可采儲(chǔ)量為61. 5億t，約占總可采儲(chǔ)量的19%，其中0. 8 1. : 緩傾斜薄煤層約占73. 4%。由于薄煤層開采工作空間狹小，采煤、 裝煤、運(yùn)煤以及設(shè)備安裝操作極其困難，高產(chǎn)高效要求的設(shè)備矮配套、小尺寸、大功率、高自動(dòng)化問題一直難以解決。長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)薄煤層大多采用炮采或小功率機(jī)組進(jìn)行開采，勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性差，效率低，效益差，許多礦區(qū)大量棄采薄煤層，薄煤層產(chǎn)量?jī)H占全國(guó)煤炭總產(chǎn)量的6 7%，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。薄煤層開采的最大難題在于煤層厚度薄，采高小，設(shè)備安裝配套尺寸受空間制約嚴(yán)重，人行通道低矮狹小，工作面行走困難，要實(shí)現(xiàn)上述煤層的安全高效開采，關(guān)鍵在于工作面無人，即采用準(zhǔn)無人自動(dòng)化開采技術(shù)進(jìn)行開采。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供了一種基于滾筒采煤機(jī)的薄煤層走向長(zhǎng)壁式綜合機(jī)械化工作面準(zhǔn)無人自動(dòng)化采煤方法。這種方法能在工作面內(nèi)無人操作的情況下，將煤炭開采出來，達(dá)到安全高效開采地下煤炭資源的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案
一種薄煤層自動(dòng)化開采模式是基于滾筒采煤機(jī)的薄煤層準(zhǔn)無人自動(dòng)化采煤方法，其特征在于工作面內(nèi)無人，所有操作在控制基站完成，控制基站遠(yuǎn)離工作面，操作人員在控制基站通過各種數(shù)據(jù)顯示設(shè)備和視頻顯示設(shè)備了解工作面煤層變化情況、頂?shù)装鍫顩r以及采煤機(jī)、液壓支架等綜機(jī)設(shè)備狀態(tài)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；操作指令通過有線和無線兩種方式傳輸?shù)焦ぷ髅鎯?nèi)，采煤機(jī)和液壓支架等綜機(jī)設(shè)備根據(jù)控制中心發(fā)出的控制指令完成相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；采煤機(jī)采用記憶截割，即首先通過操作人員手動(dòng)進(jìn)行示范割煤，并自動(dòng)存儲(chǔ)如采高、臥底量、位置、行走方向等關(guān)鍵參數(shù)，采煤機(jī)按照示范刀存儲(chǔ)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)截割， 同時(shí)根據(jù)輸送機(jī)負(fù)載情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)采煤機(jī)牽引速度，當(dāng)煤層厚度發(fā)生變化后，在控制中心可實(shí)施人工干預(yù)，重新設(shè)定相關(guān)參數(shù)；采煤機(jī)具有位置定位功能，及時(shí)將其位置和方向信息通過無線紅外裝置傳輸給支架控制器，觸發(fā)液壓支架進(jìn)行推移溜槽、拉移支架等動(dòng)作；液壓支架自動(dòng)跟機(jī)移架，即在液壓支架上安裝支架控制器，采煤機(jī)運(yùn)行到某一位置時(shí)哪些支架應(yīng)相應(yīng)地執(zhí)行什么動(dòng)作已事先被編成程序存入支架控制器內(nèi)，采煤機(jī)通過紅外傳感器隨時(shí)將位置和方向等信息發(fā)送給支架控制器，支架控制器根據(jù)程序自動(dòng)驅(qū)動(dòng)電液閥來進(jìn)行液壓支架的降柱、移架、推溜等相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)液壓支架自動(dòng)跟機(jī)移架，從而達(dá)到工作面內(nèi)準(zhǔn)無人值守自動(dòng)化開采。
其特征在于，液壓支架上安裝有低照度高清自清潔攝像頭，視頻圖像采用單總線壓縮限幅實(shí)時(shí)將將工作面煤層、頂板、底板以及采煤機(jī)滾筒和液壓支架狀態(tài)等工作面情況傳輸?shù)娇刂浦行?，操作人員在控制中心根據(jù)視頻圖像和數(shù)據(jù)顯示設(shè)備進(jìn)行操作；可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)終端控制基站，基站可布置在工作面內(nèi)和遠(yuǎn)離工作面的任何地方，工作面設(shè)備與控制基站間的信息傳輸通過鎧裝多芯電纜組成以太網(wǎng)來進(jìn)行傳輸或通過無線交換機(jī)傳輸。采煤機(jī)和液壓支架上都安裝有紅線傳感器，采煤機(jī)上的紅外傳感器為紅外發(fā)射器，液壓支架上的紅外傳感器為紅外接收器即負(fù)責(zé)接收采煤機(jī)紅外發(fā)送器發(fā)送的信息；控制基站可以對(duì)支架控制器進(jìn)行控制，當(dāng)支架移動(dòng)支架不到位時(shí)，從控制基站將控制指令發(fā)送給支架控制器，支架控制器根據(jù)控制中心的控制指令驅(qū)動(dòng)電液閥來控制液壓支架的有關(guān)動(dòng)作。


圖1為薄煤層無人工作面設(shè)備布置示意圖。圖2為采煤機(jī)位置檢測(cè)和無線發(fā)射器安裝布置示意圖。圖3為控制中心結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為傳感器、控制支架和攝像頭在液壓支架上布置示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明具體實(shí)施方式
中的儀器、設(shè)備均為采煤技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員公知的設(shè)備，可以通過購(gòu)買獲得。如圖1所示，薄煤層無人工作面采用走向長(zhǎng)壁式后退式方法進(jìn)行開采，工作面15 的主要采煤設(shè)備由刮板輸送機(jī)7、液壓支架8和采煤機(jī)10組成；液壓支架8面對(duì)采煤機(jī)10 的方向?yàn)槊簩?，液壓支架8背向采煤機(jī)10的方向?yàn)椴煽諈^(qū)9 ；采煤機(jī)10在刮板輸送機(jī)7 來回移動(dòng)進(jìn)行割煤、裝煤，液壓支架8推動(dòng)刮板輸送機(jī)7前移，進(jìn)行拉架、推溜，推動(dòng)工作面向前開采；控制中心1與順槽控制器3通過光纖2組成有線網(wǎng)絡(luò)，順槽5和液壓支架8上每隔一段距離安裝有無線交換機(jī)4，順槽5以外的信息通過光纖2進(jìn)行傳輸，順槽5和工作面15內(nèi)信息通過無線交換機(jī)4進(jìn)行傳輸；液壓支架8上安裝有攝像頭12，攝像頭12及時(shí)將工作面15的煤層6情況和刮板輸送機(jī)7、采煤機(jī)10和液壓支架8的狀態(tài)等傳輸?shù)娇刂浦行? ；在控制中心1不進(jìn)行人工干預(yù)的情況下，采煤機(jī)10 —般采用記憶截割方法自動(dòng)割煤， 記憶截割的程序事先輸入采煤機(jī)10內(nèi)，即通過操作人員手動(dòng)進(jìn)行示范割煤，并自動(dòng)存儲(chǔ)如采高、臥底量、位置、行走方向等關(guān)鍵參數(shù)，采煤機(jī)10按照示范刀的數(shù)據(jù)自動(dòng)截割，同時(shí)根據(jù)刮板輸送機(jī)7負(fù)載情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)采煤機(jī)牽引速度，當(dāng)煤層6厚度發(fā)生變化后，在控制中心1可實(shí)施人工干預(yù)，重新設(shè)定相關(guān)參數(shù)；人工干預(yù)的具體方法是操作人員在控制中心1根據(jù)視頻圖像進(jìn)行操作，控制指令由光纖2和無線交換機(jī)4傳輸?shù)焦ぷ髅?5內(nèi)，再通過液壓支架8上的無線交換機(jī)4傳輸?shù)讲擅簷C(jī)10，及時(shí)調(diào)整采煤機(jī)10牽引速度以及滾筒10-1高度，實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)10的遠(yuǎn)程控制，完成人工干預(yù)；在沒有人工干預(yù)的情況，液壓支架8可以根據(jù)采煤機(jī)10位置的不同，自動(dòng)跟機(jī)采煤機(jī)10進(jìn)行移架，其方法是采煤機(jī)10上安裝位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)10-3和紅線發(fā)射器11，位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及時(shí)采集采煤機(jī)10的運(yùn)行位置和方向等信息，再將上述信息以及運(yùn)行參數(shù)等數(shù)據(jù)通過紅線發(fā)射器11發(fā)射出去，液壓支架8上的紅外接收器13負(fù)責(zé)接收該數(shù)據(jù)，同時(shí)將接收到的信息傳送給支架控制器14，支架控制器14根據(jù)接收到的信息進(jìn)行降立柱、移架、推溜等相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了液壓支架8自動(dòng)跟隨采煤機(jī)10 移架；當(dāng)液壓支架8移動(dòng)位置不符合生產(chǎn)要求時(shí)，操作人員要進(jìn)行人工遠(yuǎn)程操作，具體方法是操作人員在控制中心1將控制指令通過光纖2和無線交換機(jī)4傳輸?shù)街付ǖ闹Ъ芸刂破?14，支架控制器14接收指令后，驅(qū)動(dòng)電液控制閥16進(jìn)行降立柱、移架、推溜等相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支架8的遠(yuǎn)程控制，完成人工干預(yù)。如圖2所示，采煤機(jī)滾筒10-1裝在搖臂10 2上，同時(shí)安裝有位置檢測(cè)系統(tǒng)10_3， 無線交換機(jī)4和紅外發(fā)射器11。如圖3所示，控制中心1主要有顯示屏1-1、1-2、1-3、1-4和控制界面1-5以及主控計(jì)算機(jī)1-6組成，顯示器主要顯示工作面1-5內(nèi)的煤層6情況和刮板輸送機(jī)7、采煤機(jī)10 和液壓支架8的狀態(tài)，操作人員通過控制界面發(fā)出操作指令，主控計(jì)算機(jī)1-6負(fù)責(zé)將操作指令編譯成控制指令發(fā)送出去。如圖4所示，液壓支架8上安裝有紅線接收器13、攝像頭12、無線交換機(jī)4、支架控制器14、電液控制閥16。
權(quán)利要求
1.一種薄煤層自動(dòng)化開采模式是基于滾筒采煤機(jī)的薄煤層準(zhǔn)無人自動(dòng)化采煤方法， 其特征在于工作面內(nèi)無人，所有操作在控制基站完成，控制基站遠(yuǎn)離工作面，操作人員在控制基站通過各種數(shù)據(jù)顯示設(shè)備和視頻顯示設(shè)備了解工作面煤層變化情況、頂?shù)装鍫顩r以及采煤機(jī)、液壓支架等綜機(jī)設(shè)備狀態(tài)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；操作指令通過有線和無線兩種方式傳輸?shù)焦ぷ髅鎯?nèi)，采煤機(jī)和液壓支架等綜機(jī)設(shè)備根據(jù)控制中心發(fā)出的控制指令完成相應(yīng)動(dòng)作， 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；采煤機(jī)采用記憶截割，即首先通過操作人員手動(dòng)進(jìn)行示范割煤，并自動(dòng)存儲(chǔ)如采高、臥底量、位置、行走方向等關(guān)鍵參數(shù)，采煤機(jī)按照示范刀存儲(chǔ)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)截割，同時(shí)根據(jù)輸送機(jī)負(fù)載情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)采煤機(jī)牽引速度，當(dāng)煤層厚度發(fā)生變化后，在控制中心可實(shí)施人工干預(yù)，重新設(shè)定相關(guān)參數(shù)；采煤機(jī)具有位置定位功能，及時(shí)將其位置和方向信息通過無線紅外裝置傳輸給支架控制器，觸發(fā)液壓支架進(jìn)行推移溜槽、拉移支架等動(dòng)作；液壓支架自動(dòng)跟機(jī)移架，即在液壓支架上安裝支架控制器，采煤機(jī)運(yùn)行到某一位置時(shí)哪些支架應(yīng)相應(yīng)地執(zhí)行什么動(dòng)作已事先被編成程序存入支架控制器內(nèi)，采煤機(jī)通過紅外傳感器隨時(shí)將位置和方向等信息發(fā)送給支架控制器，支架控制器根據(jù)程序自動(dòng)驅(qū)動(dòng)電液閥來進(jìn)行液壓支架的降柱、移架、推溜等相應(yīng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)液壓支架自動(dòng)跟機(jī)移架，從而達(dá)到工作面內(nèi)準(zhǔn)無人值守自動(dòng)化開采。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄煤層準(zhǔn)無人自動(dòng)化開采模式，其特征在于液壓支架上安裝有低照度高清自清潔攝像頭，視頻圖像采用單總線壓縮限幅實(shí)時(shí)將工作面煤層、頂板、 底板情況以及采煤機(jī)和液壓支架狀態(tài)等工作面情況傳輸?shù)娇刂浦行摹?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄煤層準(zhǔn)無人自動(dòng)化開采模式，其特征在于可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)終端控制基站，基站可布置在工作面內(nèi)和端頭巷道內(nèi)或地面調(diào)度室，工作面設(shè)備與控制基站間的信息傳輸通過鎧裝多芯電纜組成以太網(wǎng)來進(jìn)行傳輸或通過無線交換機(jī)傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄煤層準(zhǔn)無人自動(dòng)化開采模式，其特征在于采煤機(jī)和液壓支架上都安裝有紅線傳感器，采煤機(jī)上的紅外傳感器為紅外發(fā)射器，液壓支架上的紅外傳感器為紅外接收器即負(fù)責(zé)接收采煤機(jī)紅外發(fā)送器發(fā)送的信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄煤層準(zhǔn)無人自動(dòng)化開采模式，其特征在于控制中心可以對(duì)支架控制器實(shí)施人工干預(yù)，對(duì)其進(jìn)行控制，當(dāng)支架移動(dòng)支架不到位時(shí)，在控制中心將控制指令發(fā)送給支架控制器，支架控制器根據(jù)控制中心的控制指令驅(qū)動(dòng)電液閥來控制液壓支架的有關(guān)動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于滾筒采煤機(jī)薄煤層無人自動(dòng)化開采技術(shù)，其特點(diǎn)是工作面無人，操作人員在遠(yuǎn)離工作面的控制中心通過視頻了解工作面情況同時(shí)完成各種操作，視頻信號(hào)和控制指令通過無線交換機(jī)進(jìn)行傳輸；采煤機(jī)具有記憶截割功能同時(shí)設(shè)有位置監(jiān)測(cè)裝置和紅外線發(fā)送器，根據(jù)預(yù)定程序自動(dòng)割煤，隨時(shí)將其位置和方向等運(yùn)行參數(shù)發(fā)送出去；支架控制器接收到上述參數(shù)后，根據(jù)預(yù)定程序自動(dòng)驅(qū)動(dòng)電液控制閥進(jìn)行降柱、移架、推溜、立柱等動(dòng)作，推動(dòng)液壓支架跟隨采煤機(jī)前移，實(shí)現(xiàn)工作面無人自動(dòng)化開采；當(dāng)煤層厚度和頂?shù)装逵凶兓瘯r(shí)，操作人員在控制中心調(diào)整運(yùn)行程序和參數(shù)，對(duì)采煤機(jī)和液壓支架實(shí)施人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)工作面遠(yuǎn)程控制無人自動(dòng)化開采。
文檔編號(hào)E21D23/12GK102337891SQ20111026977
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者任懷偉, 侯剛, 張步勤, 徐亞軍, 李政, 王國(guó)法, 王建國(guó), 程駿 申請(qǐng)人:天地科技股份有限公司