专利名称：一种基于采煤工作面推进度的顶板压力图形显示分析方法
技术领域：
本发明涉及一种基于采煤工作面推进度的顶板压力图形显示分析方法，尤其涉及一种采用支架电液控制系统来实现工作面压力自动监测分析的图形显示方法。
背景技术：
在地下开采中的综采工作面，由于工作面推进过程中顶板压力的不断变化，给煤矿安全带来重大的隐患，采煤工作面顶板压力监测、分析与管理是煤矿安全生产工作中最重要的组成部分，采用支架电液控制系统后，液压支架的顶板支撑压力可以汇集到监控主机上集中管理，但多数还是通过液压支架的柱状图显示当前工作面顶板压力值，没有方便有效的压力分析功能，对工作面周期来压的应对没有起到应有的作用，现场需要监控主机的监测系统软件提供工作面压力变化情况，压力的变化趋势和周期来压的规律等功能。
发明内容
为了实现采煤工作面压力趋势分析功，本发明提出一种依据工作面推进过程中把推进度与压力信息结合在一起，随着工作面推进而形成一个推进度、压力二维折线图，通过折线图可以观察到工作面顶板压力的变化趋势，可以观察到随着工作面推进过程中顶板周期来压的变化规律。具体技术方案为一种基于采煤工作面推进度的顶板压力图形显示分析方法，使用顶板压力检测系统实时检测采煤工作面推进过程中的推移状态和顶板支撑状态，所述顶板压力检测系统包括液压支架、支架控制器、行程传感器、压力传感器、信号转换器和监控主机；所述液压支架沿采煤工作面排列，用来支撑工作面顶板，每台液压支架上至少安装一个所述压力传感器，用来测量液压支架的顶板支撑压力；每台液压支架上安装一个所述行程传感器，用来测量各液压支架的推移行程；每台液压支架上安装一个所述支架控制器，各支架控制器分别与本架的行程传感器和压力传感器连接，以采集本架的推移行程和顶板支撑压力数据；各支架控制器之间通过连接器连接且至少一个支架控制器通过信号转换器与所述监控主机连接，以将各液压支架的推移行程和顶板支撑压力数据通过所述信号转换器传送到所述监控主机上；所述监控主机安装在顺槽，用来动态监测工作面推进度和工作面顶板压力，分析随着工作面的推进工作面顶板压力的周期性变化情况，并根据工作面顶板压力的周期性变化情况绘制压力折线图或压力柱状图，通过压力折线图或压力柱状图判断工作面顶板压力变化趋势。优选所述压力折线图的横坐标为推移行程的平均值，纵坐标为顶板支撑压力的平均值。优选所述压力折线图的绘制过程为工作面每推进一个步距，将产生一个新的坐标点，其横坐标为各液压支架推移行程的平均值，即各液压支架的平均推移步距，纵坐标为各液压支架顶板支撑压力的平均值；随着工作面的推进，将产生的坐标点依次连接，形成压力折线图。
优选所述监控主机在压力曲线超出监测画面时，将最先进入画面的部分顶出来，以保证监控画面中留有最近时段压力曲线。优选所述压力柱状图的绘制过程为每个液压支架使用一个柱表示，其纵坐标表示工作面液压支架推移行程，各液压支架的顶板支撑压力的大小通过各柱的颜色深浅来表示，压力越大，颜色越深；随着工作面的推进形成了一个由多个不同颜色深浅的柱构成的压力柱状图。本发明的优点在于I、通过推进度-压力折线图，可直观的看到当前工作面压力变化的趋势；2、可以直观的看到在工作面推进过程中压力的变化规律，看到周期来压发生的位置；3、可以直观的看到每个支架随着工作面推进过程的压力变化情况；
4、可以直观的看到在同一时刻工作面不同部位支架支撑顶板的压力分布情况；5、可以直观的描绘工作面推进形状，并能够看到整个工作面在推进过程中压力的分布、变化情况。
附图I为本发明所述顶板压力检测系统的连接原理框图；附图2为本发明所述的压力折线图的示意图；附图3为本发明所述的压力柱状图的示意图。
具体实施例方式参见附图1，其描述了本发明所述基于采煤工作面推进度的顶板压力图形显示分析方法中采煤工作面顶板压力检测系统(其包括液压支架电液控制系统)的一个优选实施例。包括液压支架、支架控制器、压力传感器、行程传感器、信号转换器和监控主机。采煤工作面有多个液压支架沿工作面顺序排列而成，用来支撑采煤工作顶板，其中每台液压支架上都设置有一个支架控制器、一个行程传感器和至少一个压力传感器，每个压力传感器、行程传感器分别通过连接器与同一液压支架上的支架控制器电气连接，各支架控制器通过连接器串联连接，在工作面端头设置有一个信号转换器，一端通过连接器与一个支架控制器连接，另一端通过连接器与顺槽的监控主机连接。各支架控制器除控制本架的基本功能动作外，还采集本架上的压力传感器和行程传感器数据，在采集到压力传感器中的工作面液压支架顶板支撑压力数据和行程传感器中的液压支架推移行程数据后，各支架控制器对上述数据进行编码，在其中加入液压支架的信息，以对各液压支架的压力和行程数据进行区分，然后，各支架控制器将上述经过编码的数据发送的信号转换器，信号转换器将上述数据转换为监控主机可识别的信号并将该信号转发到监控主机上。监控主机根据信号转换器发送来的数据动态监测工作面推进度和工作面顶板压力，通过数据分析软件或其它可实现的方式分析随着工作面的推进工作面顶板压力的周期性变化情况，并根据工作面顶板压力的周期性变化情况绘制压力折线图或压力柱状图，通过压力折线图或压力柱状图判断工作面顶板支撑压力变化趋势，如同一液压支架不同推进度时顶板支撑压力变化情况、不同液压支架相同或相近推进度的顶板支撑压力等。
如使用压力折线图，在实际的操作过程中，采煤工作面在采煤机每割一刀后，在监控主机上将收到全工作面液压支架的推移行程和顶板支撑压力数据，通过计算得到工作面推移行程平均值和顶板支撑压力平均值，在监控主机的画面上出现一个新的坐标点，该点的横坐标为工作面推移行程平均值，纵坐标为工作面顶板支撑压力平均值，将该坐标点与上一个坐标点用直线连接起来形成一条折线，这样随着工作面的推移，就形成了一条随工作面推进的压力折线图。当该曲线超出画面范围时，将最先进度画面的折线图部分移出画面，保持最新数据一直能够保留在画面上。压力折线图的示例参见附图2。如使用压力柱状图，采煤工作面在采煤机每割一刀后，在监控主机上将收到全工作面液压支架的推移行程和顶板支撑压力数据，每个液压支架使用一个柱表示，有多少液压支架就在柱状图中放置多少柱，柱按液压支架的实际位置依次排列，即其横坐标是表示液压支架的位置顺序，其纵坐标表示工作面液压支架推移行程，推移行程大的液压支架其柱较长，推移行程小的液压支架其柱较短，各液压支架的顶板支撑压力的大小通过各柱的不同颜色或颜色深浅来表示，压力越大，颜色越深，如使用黑白色系来表示，顶板支撑较大 的液压支架，其柱的颜色将较黑，而顶板支撑较小的液压支架，其柱的颜色将较白，以此区分，如使用不同的颜色，则顶板支撑较大的液压支架，其柱的颜色使用深色系表示，而顶板支撑较小的液压支架，其柱的颜色使用浅色系表示，以形成直观的压力大小表示；这样，随着工作面的推进形成了一个由多个不同颜色和同种颜色而不同颜色深浅的柱构成的压力柱状图。这样随着工作面的推移，就形成了一条随工作面推进形状，并能够观察到随着整个工作面的推进压力分布变化情况，观察到每台液压支架随着工作面推进压力变化情况，有利于分析液压支架在整个割煤过程中的顶板压力变化情况和变化规律。压力柱状图的示例参见附图3。以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式
，但本发明专利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发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。
权利要求
1.ー种基于采煤工作面推进度的顶板压力图形显示分析方法，其特征在于 使用顶板压力检测系统实时检测采煤工作面推进过程中的推移状态和顶板支撑状态，所述顶板压カ检测系统包括液压支架、支架控制器、行程传感器、压カ传感器、信号转换器和监控主机； 所述液压支架沿采煤工作面排列，用来支撑工作面顶板，每台液压支架上至少安装一个所述压カ传感器，用来測量液压支架的顶板支撑压カ； 每台液压支架上安装一个所述行程传感器，用来測量各液压支架的推移行程； 每台液压支架上安装一个所述支架控制器，各支架控制器分别与本架的行程传感器和压カ传感器连接，以采集本架的推移行程和顶板支撑压カ数据； 各支架控制器之间通过连接器连接且至少ー个支架控制器通过信号转换器与所述监控主机连接，以将各液压支架的推移行程和顶板支撑压カ数据通过所述信号转换器传送到所述监控主机上； 所述监控主机安装在顺槽，用来动态监测工作面推进度和工作面顶板压力，分析随着工作面的推进工作面顶板压力的周期性变化情況，并根据工作面顶板压力的周期性变化情况绘制压カ折线图或压カ柱状图，通过压カ折线图或压カ柱状图判断工作面顶板压カ变化趋势。
2.如权利要求I所述的基于采煤工作面推进度的顶板压力图形显示分析方法，其特征在于所述压カ折线图的横坐标为推移行程的平均值，纵坐标为顶板支撑压カ的平均值。
3.如权利要求2所述的基于采煤工作面推进度的顶板压力图形显示分析方法，其特征在于所述压カ折线图的绘制过程为工作面每推进一个步距，将产生ー个新的坐标点，其横坐标为各液压支架推移行程的平均值，即各液压支架的平均推移步距，纵坐标为各液压支架顶板支撑压カ的平均值；随着工作面的推进，将产生的坐标点依次连接，形成压カ折线图。
4.如权利要求3所述的基于采煤工作面推进度的顶板压力图形显示分析方法，其特征在于所述监控主机在压カ曲线超出监测画面时，将最先进入画面的部分顶出来，以保证监控画面中留有最近时段压力曲线。
5.如权利要求I所述的基于采煤工作面推进度的顶板压力图形显示分析方法，其特征在于所述压カ柱状图的绘制过程为每个液压支架使用ー个柱表示，其纵坐标表示工作面液压支架推移行程，各液压支架的顶板支撑压カ的大小通过各柱的顔色深浅来表示，压カ越大，顔色越深；随着工作面的推进形成了ー个由多个不同顔色深浅的柱构成的压カ柱状图。
全文摘要
一种基于采煤工作面推进度的顶板压力图形显示分析方法，使用顶板压力检测系统实时检测采煤工作面推进过程中的推移状态和顶板支撑状态，顶板压力检测系统包括液压支架、支架控制器、行程传感器、压力传感器、信号转换器和监控主机；液压支架沿采煤工作面排列，每台液压支架上至少安装一个压力传感器，用来测量液压支架的顶板支撑压力；每台液压支架上安装一个行程传感器，用来测量液压支架的推移行程；每台液压支架上安装一个支架控制器，各支架控制器分别与本架的行程传感器和压力传感器连接；各支架控制器之间通过连接器连接且至少一个支架控制器通过信号转换器与监控主机连接；监控主机安装在顺槽。
文档编号E21D23/16GK102797489SQ201210279709
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者牛剑峰, 朱小林, 师勇 申请人:北京天地玛珂电液控制系统有限公司