專利名稱：一種用于保護(hù)煤礦井下綜采工作面支架護(hù)幫板的自動控制系統(tǒng)和自動控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤礦井下綜采工作面液壓支架護(hù)幫板的自動控制系統(tǒng)和自動控制方法，尤其涉及一種用于保護(hù)液壓支架護(hù)幫板的自動控制系統(tǒng)和自動控制方法。
背景技術(shù)：
大采高綜采工作面在我國被廣泛使用，因其回收率高、安全性好、生產(chǎn)能力大等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為時我國厚煤層安全高效開采的主要采煤方法之一。但在大采高厚煤層工作面，支護(hù)煤壁的護(hù)幫板的伸出、收回狀態(tài)目前 沒有準(zhǔn)確的判斷方法，當(dāng)采煤機(jī)開過護(hù)幫板沒有收回或收回不到要求行程的支架時，采煤機(jī)與支架容易發(fā)生碰撞事故；在大采高工作面中，隨著工作面采高的增加，煤壁容易垮落大的煤塊，不僅容易造成設(shè)備故障，而且容易砸傷作業(yè)人員；大采高的工作面中由于煤層高度大，只采用一級護(hù)幫板不能滿足煤壁的支護(hù)要求，故大采高工作面支架一般均為多級護(hù)幫板設(shè)計，多級護(hù)幫板動作之間會發(fā)生干涉，必須分別多級護(hù)幫動作開始時間和動作次序進(jìn)行控制，現(xiàn)有大采高工作面對多級護(hù)幫的控制均為時間控制，這種控制方式不能精確判斷各級護(hù)幫的動作狀態(tài)，容易發(fā)生多級護(hù)幫干涉事故，例如當(dāng)收三級護(hù)幫動作沒有到位時，此時收一級護(hù)幫會將布置在支架頂梁的液壓管路切斷，導(dǎo)致工作面漏液等事故發(fā)生。本發(fā)明提出一種用于液壓支架護(hù)幫板自動控制及保護(hù)的傳感裝置及實(shí)現(xiàn)方法能夠有效地解決以上所述的大采高工作面中的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述大采高工作面出現(xiàn)問題，本發(fā)明提出一種用于液壓支架護(hù)幫板的自動控制系統(tǒng)和自動控制方法，通過在液壓支架頂梁上安裝接近開關(guān)，在液壓支架的控制護(hù)幫板的油缸里上安裝護(hù)幫板壓力傳感器，在液壓支架護(hù)幫板上安裝行程傳感器。支架控制器用來控制液壓支架護(hù)幫板動作，傳感器用來檢測液壓支架的各種狀態(tài)信息并將信息發(fā)送給支架控制器。本發(fā)明中所述的接近開關(guān)能夠檢測液壓支架護(hù)幫板的收回狀態(tài)，在采煤機(jī)運(yùn)行過程中，若發(fā)現(xiàn)采煤機(jī)前滾筒附近液壓支架護(hù)幫板沒有收回到位，支架控制器可以控制液壓支架護(hù)幫板自動收回，能夠有效防止采煤機(jī)和液壓支架發(fā)生碰撞。本發(fā)明所述的壓力傳感器可以感知支架護(hù)幫板對煤壁的支護(hù)效果，并將信息發(fā)送給支架控制器，支架控制器控制支架護(hù)幫板自動動作，實(shí)現(xiàn)護(hù)幫板對煤壁有效支護(hù)的自動控制，防止煤壁有大塊煤垮落損壞生產(chǎn)設(shè)備。本發(fā)明所述的行程傳感器可以檢測液壓支架護(hù)幫板的伸/收行程，并將檢測信息報送給支架控制器，支架控制器據(jù)此完成對液壓支架多級護(hù)幫板的自動控制，能夠有效解決多級護(hù)幫板動作發(fā)生干涉問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用于保護(hù)煤礦井下綜采工作面液壓支架護(hù)幫板的自動控制系統(tǒng)，包括液壓支架、支架控制器、接近開關(guān)、壓力傳感器、行程傳感器；所述液壓支架包括多極護(hù)幫板，例如三級護(hù)幫板；所述接近開關(guān)安裝在所述液壓支架的頂梁上，所述壓力傳感器安裝在所述液壓支架用于控制所述護(hù)幫板的油缸中，所述行程傳感器安裝在所述護(hù)幫板上，所述支架控制器安裝在所述液壓支架上，所述支架控制器用來控制液壓支架動作；所述接近開關(guān)、壓力傳感器、行程傳感器用來檢測所述液壓支架的位置和狀態(tài)信息，所述支架控制器與所述接近開關(guān)、壓力傳感器、行程傳感器進(jìn)行實(shí)時通訊，并根據(jù)所述液壓支架的位置和狀態(tài)信息控制所述液壓支架的所述護(hù)幫板的動作。優(yōu)選所述接近開關(guān)檢測所述液壓支架的所述護(hù)幫板是否收回。優(yōu)選所述接近開關(guān)檢測所述液壓支架的所述護(hù)幫板是否完全收回。優(yōu)選所述行程傳感器檢測所述液壓支 架的所述護(hù)幫板的伸收狀態(tài)。優(yōu)選所述壓力傳感器檢測所述液壓支架的所述護(hù)幫板對煤壁的支護(hù)強(qiáng)度。上述用于保護(hù)煤礦井下綜采工作面液壓支架護(hù)幫板的自動控制系統(tǒng)的自動控制方法，包括在采煤機(jī)運(yùn)行過程中，接近開關(guān)檢測液采煤機(jī)前滾筒附近液壓支架的護(hù)幫板的收回狀態(tài)和伸收狀態(tài)，并把檢測到的狀態(tài)信息發(fā)送給支架控制器，支架控制器根據(jù)接收到的護(hù)幫板狀態(tài)信息自動控制液壓支架的護(hù)幫板動作，防止采煤機(jī)與液壓支架的護(hù)幫板發(fā)生碰撞;壓力傳感器檢測液壓支架的護(hù)幫板對煤壁的支護(hù)強(qiáng)度，并將其檢測結(jié)果發(fā)送給支架控制器，支架控制器根據(jù)檢測結(jié)果自動控制液壓支架的護(hù)幫板對煤壁的支護(hù)強(qiáng)度，防止工作面煤壁出現(xiàn)大塊煤垮落造成設(shè)備損壞和人員傷亡；行程傳感器用來檢測支架的護(hù)幫板伸/收行程，并將檢測結(jié)果發(fā)送給支架控制器，支架控制器根據(jù)伸/收行程信息對護(hù)幫板進(jìn)行控制，使采煤機(jī)前方距離采煤機(jī)最近的液壓支架的護(hù)幫板完全收回，采煤機(jī)前方的其它支架按遞減的方式依次按不同的行程量收回；支架控制器控制液壓支架的多級護(hù)幫板的先后動作次序及動作時間，防止發(fā)生護(hù)幫板干涉損壞支架，并減少護(hù)幫板動作等待時間以提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明所述的支架控制器可以根據(jù)接收所述接近開關(guān)、壓力傳感器、行程傳感器檢測的傳感器數(shù)值，來判斷液壓支架護(hù)幫板的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對液壓支架護(hù)幫板的自動控制和保護(hù)。本發(fā)明所述的護(hù)幫板自動控制系統(tǒng)和自動控制方法，能夠檢測采煤機(jī)運(yùn)行過程中，采煤機(jī)前滾筒前方液壓支架護(hù)幫板收回狀態(tài)，控制護(hù)幫板自動收回，可以對護(hù)幫板收回故障發(fā)出警告，有效防止采煤機(jī)和液壓支架發(fā)生碰撞。實(shí)時監(jiān)測液壓支架護(hù)幫板對煤壁的支護(hù)效果，支架控制器根據(jù)壓力傳感器報送的信息自動控制液壓支架護(hù)幫板對煤壁進(jìn)行有效支護(hù)，避免工作面有大塊煤垮落損壞生產(chǎn)設(shè)備。支架控制器自動控制采煤機(jī)前方液壓支架護(hù)幫板按階梯方式收回，既保證了護(hù)幫板的收回速度，又能滿足煤壁支護(hù)和人員保護(hù)的需要。


附圖I為本發(fā)明用于保護(hù)煤礦井下綜采工作面液壓支架護(hù)幫板的自動控制系統(tǒng)中接近開關(guān)、壓力傳感器、行程傳感器、支架控制器之間的通訊連接方式示意圖。
附圖2為本發(fā)明所述用于保護(hù)煤礦井下綜采工作面液壓支架護(hù)幫板的自動控制系統(tǒng)中護(hù)幫板按階梯方式收回的示意圖。附圖標(biāo)記如下1_采煤機(jī)；2_煤壁；3_液壓支架；4_護(hù)幫板。
具體實(shí)施例方式參見附圖1-2，一種用于保護(hù)煤礦井下綜采工作面液壓支架護(hù)幫板的自動控制系統(tǒng)，包括液壓支架、接近開關(guān)、壓力傳感器、行程傳感器和支架控制器，其中所述接近開關(guān)安裝在液壓支架頂梁上，所述壓力傳感器安裝在液壓支架控制護(hù)幫板動作的油缸中，行程傳感器安裝在液壓支架護(hù)幫板上，所述支架控制器安裝在液壓支架上。接近開關(guān)、壓力傳感器、行程傳感器 分別和支架控制器連接建立信號通訊。接近開關(guān)用來檢測液壓支架護(hù)幫板的收回狀態(tài)(是否收回)和伸收狀態(tài)(是否處于伸/收過程中)，當(dāng)液壓支架護(hù)幫板完全收回時，接近開關(guān)將檢測到的狀態(tài)信息發(fā)送給支架控制器，采煤機(jī)在運(yùn)行過程中，支架控制器控制采煤機(jī)前滾筒前方的液壓支架護(hù)幫板自動收回，如果在設(shè)定時間內(nèi)液壓支架護(hù)幫板沒有完全收回，則可判斷本液壓支架收護(hù)幫板故障，這時支架控制器通過聲光報警等方式提醒采煤機(jī)操作人員，避免發(fā)生采煤機(jī)和液壓支架發(fā)生碰撞事故。壓力傳感器安裝在液壓支架控制護(hù)幫板動作的油缸中，且能夠?qū)⒁簤褐Ъ茏o(hù)幫板壓力數(shù)值報送給支架控制器上，通過該壓力數(shù)值可以得到護(hù)幫板對煤壁的支護(hù)壓強(qiáng)，從而了解其對煤壁的支護(hù)強(qiáng)度。當(dāng)液壓支架護(hù)幫板處于有效支護(hù)煤壁的狀態(tài)時，液壓支架護(hù)幫板與煤壁之間的壓力應(yīng)大于規(guī)定壓力值，若操作人員在操作過程中伸出護(hù)幫板沒有到位，則液壓支架護(hù)幫板壓力傳感器檢測到的壓力值沒有達(dá)到規(guī)定壓力，此時支架控制器自動控制液壓支架護(hù)幫板伸出動作，直到護(hù)幫板壓力值達(dá)到規(guī)定數(shù)值，保證液壓支架護(hù)幫板對煤壁的有效支撐。若液壓支架護(hù)幫板自動伸出時間到達(dá)規(guī)定時間，而液壓支架護(hù)幫板壓力沒有達(dá)到規(guī)定數(shù)值，則可判斷本架液壓支架護(hù)幫板伸出故障，支架控制器通過聲光報警等方式通知操作人員，該護(hù)幫板伸出故障，且本液壓支架護(hù)幫板沒有對煤壁形成有效支護(hù)。行程傳感器安裝在液壓支架護(hù)幫板上，能夠?qū)⒁簤褐Ъ茏o(hù)幫板行程數(shù)值發(fā)送到支架控制器上。支架控制器通過接收護(hù)幫板行程數(shù)值可以精確控制液壓支架護(hù)幫板的收回行程，控制采煤機(jī)前滾筒前部的液壓支架護(hù)幫板按照梯形方式收回，即越靠近采煤機(jī)的護(hù)幫板收回的行程越大，按離采煤機(jī)的距離收回行程逐漸減小，參見附圖2中的示例，離采煤機(jī)最近的液壓支架的護(hù)幫板完全收回，第二架液壓支架的護(hù)幫板收回3/4，第三架液壓支架的護(hù)幫板收回1/4，第四架液壓支架的護(hù)幫板收回1/4。此方式既滿足了液壓支架護(hù)幫板快速收回的要求，又能夠防止煤壁有大塊煤垮落造成人員和設(shè)備傷害。支架控制器在執(zhí)行多級護(hù)幫動作時，根據(jù)接近開關(guān)、行程傳感器報送的數(shù)值對液壓支架的一級護(hù)幫板、二級護(hù)幫板、三級護(hù)幫板動作的開始時間進(jìn)行判斷，即當(dāng)多級護(hù)幫板伸出時，支架控制器根據(jù)傳感器數(shù)值判斷一級護(hù)幫板完全伸出時，允許二級護(hù)幫板、三級護(hù)幫板開始伸出動作，防止多級護(hù)幫板同時伸出動作發(fā)生干涉損壞支架設(shè)備；同理，多級護(hù)幫板收回時，支架控制器根據(jù)傳感器數(shù)值判斷三級護(hù)幫板完全收回時，允許二級護(hù)幫板、三級護(hù)幫板開始收回動作，防止多級護(hù)幫板同時收回動作發(fā)生干涉損壞支架設(shè)備。上述自動控制系統(tǒng)的自動控制方法具體為
工作面每個支架上均安裝接近開關(guān)、壓力傳感器、行程傳感器、支架控制器；接近開關(guān)、壓力傳感器、行程傳感器分別與支架控制器進(jìn)行通訊連接；工作面上支架控制器相互通訊組成通訊網(wǎng)絡(luò)；接近開關(guān)用來檢測液壓支架護(hù)幫板是否完全收回，并將此信息通過通訊發(fā)送給支架控制器，在采煤機(jī)運(yùn)行過程中，可以感知采煤機(jī)前滾筒附近液壓支架護(hù)幫板的收回狀態(tài)，若液壓支架護(hù)幫板沒有完全收回，支架控制器控制液壓支架護(hù)幫板自動收回，直到接近開關(guān)檢測到液壓支架護(hù)幫板完全收回結(jié)束該動作；若在規(guī)定的時間內(nèi)液壓支架護(hù)幫板沒有完全收回，支架控制器通過通訊網(wǎng)絡(luò)向工作面報送故障預(yù)警，提醒采煤機(jī)操作工人采煤機(jī)前滾筒附近液壓支架護(hù)幫板出現(xiàn)故障，從而避免采煤機(jī)和液壓支架發(fā)生碰撞產(chǎn)生事故；工作面液壓支架護(hù)幫板處于支護(hù)煤壁狀態(tài)時，壓力傳感器可以用來感知液壓支架護(hù)幫板對煤壁的支護(hù)效果，并將此信息 發(fā)送給液壓支架控制器，如發(fā)現(xiàn)本架護(hù)幫板支護(hù)壓力沒有達(dá)到規(guī)定壓力則根據(jù)設(shè)定壓力自動進(jìn)行護(hù)幫板動作，保證護(hù)幫板對煤壁的支護(hù)完好，有效防止大塊煤垮落對生產(chǎn)設(shè)備和人員產(chǎn)生危害。當(dāng)采煤機(jī)運(yùn)行到支架附近時，支架控制器根據(jù)行程傳感器檢測的護(hù)幫板收回行程值對液壓支架護(hù)幫板動作進(jìn)行精確控制，采煤機(jī)前滾筒前方距離最近的液壓支架護(hù)幫板自動完全收回，采煤機(jī)前滾筒前方的其它支架按遞減的方式依次自動收回不同的行程，如附圖I所示?，F(xiàn)有工作面由于不能對液壓支架護(hù)幫板收回行程進(jìn)行精確控制，采煤機(jī)前滾筒前方的液壓支架護(hù)幫板收回一般采用兩種方式，一種為只有一個支架護(hù)幫完全收回，一種為有多個液壓支架護(hù)幫板完全收回。采用第一種方式時護(hù)幫板收回效率較低，影響采煤機(jī)運(yùn)行速度和采煤效率，采用第二種方式時采煤機(jī)前滾筒前部會有多個液壓支架前的煤壁處在完全沒有護(hù)幫板支護(hù)狀態(tài)，此時有大塊煤垮落發(fā)送極易造成設(shè)備損壞和人員傷亡。本說明所述的液壓支架護(hù)幫板階梯收回的方式克服了以上兩種方式的缺點(diǎn)。在大采高工作面多級護(hù)幫板伸出動作時，支架控制器的自動執(zhí)行順序?yàn)樯斐鲆患壸o(hù)幫板一伸出三級護(hù)幫板，行程傳感器實(shí)時檢測一級護(hù)幫板的伸出行程值并報送給支架控制器，當(dāng)一級護(hù)幫板伸出行程值達(dá)到設(shè)定時開始伸出三級護(hù)幫板，若一級護(hù)幫板伸出保護(hù)時間到達(dá)而一級護(hù)幫板伸出行程值沒有達(dá)到時，禁止三級護(hù)幫板伸出動作，并發(fā)出一級護(hù)幫板伸出故障警告，防止發(fā)生多級護(hù)幫板動作干涉事故。在大采高工作面多級護(hù)幫板收回動作時，支架控制器的自動執(zhí)行順序?yàn)槭栈厝壸o(hù)幫板一收回一級護(hù)幫板，行程傳感器實(shí)時檢測三級護(hù)幫板的收回行程值并報送給支架控制器，當(dāng)三級護(hù)幫板收回行程值達(dá)到設(shè)定時開始收回一級護(hù)幫板，若三級護(hù)幫板收回保護(hù)時間到達(dá)而三級護(hù)幫板收回行程值沒有達(dá)到時，禁止一級護(hù)幫板收回動作，并發(fā)出三級護(hù)幫板收回故障警告，防止發(fā)生護(hù)幫板干涉事故。以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于保護(hù)煤礦井下綜采工作面液壓支架護(hù)幫板的自動控制系統(tǒng)，其特征在于包括液壓支架、支架控制器、接近開關(guān)、壓力傳感器、行程傳感器； 所述液壓支架包括多極護(hù)幫板； 所述接近開關(guān)安裝在所述液壓支架的頂梁上，所述壓力傳感器安裝在所述液壓支架用于控制所述護(hù)幫板的油缸中，所述行程傳感器安裝在所述液壓支架用于控制所述護(hù)幫板的油缸中，所述支架控制器安裝在所述液壓支架上，所述支架控制器用來控制液壓支架動作； 所述接近開關(guān)、壓力傳感器、行程傳感器用來檢測所述液壓支架的位置和狀態(tài)信息，所述支架控制器與所述接近開關(guān)、壓力傳感器、行程傳感器進(jìn)行實(shí)時通訊，并根據(jù)所述液壓支架的位置和狀態(tài)信息控制所述液壓支架的所述護(hù)幫板的動作。
2.如權(quán)利要求I所述的自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述接近開關(guān)檢測所述液壓支架的所述護(hù)幫板是否收回。
3.如權(quán)利要求2所述的自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述接近開關(guān)檢測所述液壓支架的所述護(hù)幫板是否完全收回。
4.如權(quán)利要求I所述的自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述行程傳感器檢測所述液壓支架的所述護(hù)幫板的伸收狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求I所述的自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述壓力傳感器檢測所述液壓支架的所述護(hù)幫板對煤壁的支護(hù)強(qiáng)度。
6.如權(quán)利要求1-5其中任一所述的用于保護(hù)煤礦井下綜采工作面液壓支架護(hù)幫板的自動控制系統(tǒng)的自動控制方法，其特征在于 在采煤機(jī)運(yùn)行過程中，接近開關(guān)檢測液采煤機(jī)前滾筒附近液壓支架的護(hù)幫板的收回狀態(tài)和伸收狀態(tài)，并把檢測到的狀態(tài)信息發(fā)送給支架控制器，支架控制器根據(jù)接收到的護(hù)幫板狀態(tài)信息自動控制液壓支架的護(hù)幫板動作，防止采煤機(jī)與液壓支架的護(hù)幫板發(fā)生碰撞； 壓力傳感器檢測液壓支架的護(hù)幫板對煤壁的支護(hù)強(qiáng)度，并將其檢測結(jié)果發(fā)送給支架控制器，支架控制器根據(jù)檢測結(jié)果自動控制液壓支架的護(hù)幫板對煤壁的支護(hù)強(qiáng)度，防止工作面煤壁出現(xiàn)大塊煤垮落造成設(shè)備損壞和人員傷亡； 行程傳感器用來檢測支架的護(hù)幫板伸/收行程，并將檢測結(jié)果發(fā)送給支架控制器，支架控制器根據(jù)伸/收行程信息對護(hù)幫板進(jìn)行控制，使采煤機(jī)前方距離采煤機(jī)最近的液壓支架的護(hù)幫板完全收回，采煤機(jī)前方的其它支架按遞減的方式依次按不同的行程量收回； 支架控制器控制液壓支架的多級護(hù)幫板的先后動作次序及動作時間，防止發(fā)生護(hù)幫板干涉損壞支架，并減少護(hù)幫板動作等待時間以提高生產(chǎn)效率。
全文摘要
一種用于保護(hù)煤礦井下綜采工作面液壓支架護(hù)幫板的自動控制系統(tǒng)和自動控制方法，包括液壓支架、支架控制器、接近開關(guān)、壓力傳感器、行程傳感器，液壓支架包括護(hù)幫板；接近開關(guān)安裝在液壓支架的頂梁上，壓力傳感器安裝在液壓支架用于控制護(hù)幫板的油缸中，行程傳感器安裝在護(hù)幫板上，支架控制器安裝在液壓支架上，支架控制器用來控制液壓支架動作；接近開關(guān)、壓力傳感器、行程傳感器用來檢測液壓支架的位置和狀態(tài)信息，支架控制器與接近開關(guān)、壓力傳感器、行程傳感器進(jìn)行實(shí)時通訊，并根據(jù)液壓支架的位置和狀態(tài)信息控制液壓支架的護(hù)幫板的動作。
文檔編號E21D23/26GK102852542SQ20121027973
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者魏文艷, 劉清 申請人:北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司