专利名称：一种薄煤层煤岩界面识别及滚筒自动调高的方法
技术领域：
本发明涉及一种薄煤层煤岩界面识别及滚筒自动调高的方法，属于煤岩界面识别及滚筒自动调高领域。
背景技术：
近年来，随着国家及行业对薄煤层自动化开采的重视，有些企业加大了对薄煤层开采技术的研究力度，进行了卓有成效的尝试及试验。在顶底板条件好的情况下，已经基本实现支架跟随采煤机的自动化移架、推移刮板输送机等作业，而采煤机的各种调整尚需人工干预。即使是这种程度的自动化作业，也不能实现常态化的作业，只能是部分时段的作业。其中急需解决的关键因素之一就是煤岩识别技术。为了实现无人工作面采煤机滚筒的自动调高，需要解决煤岩界面自动识别技术，使得采煤机在行进过程中可根据煤层的赋存弯曲程度自动调节滚筒高度，正常割煤，避免滚筒割到顶、底板的岩石，实现高效率割煤。此项关键技术是实现无人自动化开采的前提条件，是解决综采工作面自动化开采最迫切的需要，国内外对此进行了多种方式的研究，包括天然Y射线、振动频谱传感系统、测力截齿、同位素、噪声、红外线、紫外线、超声波、无线电波、雷达探测等，有些是理论上的研究，有些进行了试验但结果不太理想，远未达到应用的程度。虽然有报导涉及滚筒自动调高方法和系统，提出在采煤机机身上安装有控制器，在该控制器中存储有识别各种煤岩介质所需截割力响应值、各截割状态持续时间最大值和滚筒高度预设值。但使用预设值并不是一个薄煤层实用的方法。
发明内容
本发明目的是 ，为了克服现有技术的不足，本发明提供更实用的薄煤层煤岩界面识别及滚筒自动调高的方法。本发明的技术方案是:薄煤层煤岩界面识别及滚筒自动调高的方法，应用于煤层自动化综采工作面且煤岩硬度相差较大的环境，I)在采煤机截割电动机上安装电流传感器，先带采煤机割一刀作为示范刀，记录其中割到煤层与岩层后各自的电流值情况，此电流值作为煤层与岩层电流限值；2)采煤机进刀后前滚筒摇臂自动上摆，采煤机后滚筒自动向下摆，通过检测电流波动范围，识别煤岩层，以煤与岩层不同的电流限值自动调整采高；通过装在采煤机截割电动机上的电流传感器来监测采煤机的运行负荷，采煤机的运行负荷对于煤层和岩层是不同的，当割到岩层时，载荷明显上升，电流波动变大，根据示范刀割煤过程中记录下来的采煤机截割煤岩时的电流数据作为标准值来进行煤岩界面的识别，在识别煤岩界面并割过岩层的情况下，采煤机摇臂摆动前后滚筒的高度，即采煤机截割至煤岩界面时前滚筒摇臂自动下摆；后滚筒摇臂自动上摆一个角度，使采煤机截割煤层时的电流数据在割到煤层内的电流值或不超过割到岩层电流值的范围内采煤。达到摇臂可以根据煤厚自动调整采高的目的。
进一步地，所述的识别煤岩层，当监测到的电流变化，有明显的波动，且电流值大小在示范刀中割到顶板岩层的电流值范围，则认为已经截割到岩层；当截割电流基本平稳，且大小在示范刀割煤层时电流限值范围之内，则认为截割在煤层。则摇臂停止摆动当前后滚筒摇臂都停止摆动后，采煤机向前割煤。进一步地，当截割电流基本平稳，采煤机向前割煤一段时间或前进一段距离S后，前滚筒摇臂自动上摆或/与后滚筒摇臂自动下摆扩大采煤区域，使采煤机截割煤岩时的电流数据在割到煤岩层的岩层电流值时，前滚筒摇臂自动下摆或/与后滚筒摇臂自动上摆一角度，采煤机向前割煤且电流值大小在示范刀割煤时电流限值范围之内，则采煤机摇臂停止摆动向前割煤。进一步地，所述的自动调整采高，采煤机进刀后前滚筒摇臂自动上摆，摆动速度设为0.2度每秒，当识别截割至岩层时，前滚筒摇臂自动下摆，摆动速度设为0.1度每秒；采煤机后滚筒自动向下摆，摆动速度设为0.2度每秒，当识别截割至岩层时前滚筒摇臂自动上摆，摆动速度设为0.1度每秒。本发明的有益效果是:在煤岩硬度相差较大的采煤工作面，通过安装在截割电动机上的电流传感器监测电流信号，根据信号判断是否割到岩层，从而确定煤岩界面及自动调整采高，避免滚筒割 到顶、底板的岩石，实现高效率割煤，有利于实现工作面的无人化操作。本发明根据示范刀割煤过程中记录下来的采煤机截割煤岩时的电流数据作为标准值来进行判别。在识别煤岩界面的情况下，流程注重反馈，采煤机可以根据煤厚自动调整采高，提高采出率。
图1为本发明方法流程图；图2为具体进刀过程中煤岩界面识别及自动调整采高示意图；图2a所示采煤机进刀后前滚筒9摇臂3自动上摆时，可能割到岩石；图2b (I)和图2b (2)所示，已经割到岩石；图2c (I)所示采煤机前滚筒9摇臂3自动向下摆动；图2c (2)所示采煤机后滚筒10摇臂自动向上摆动图3为电流传感器安装示意图。图中:滚筒1、摇臂2、电流传感器3、固定减速箱4、截割电动机5、顶板岩层6、煤层7、底板岩层8、前滚筒9、后滚筒10。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的一个实施作进一步的描述:现阶段采煤机多使用三相交流异步电动机，三相交流异步电动机功率的计算公式为:P = η拉n COS Φ，可以看出电动机的功率与电流有近似的线性关系。实施例1:具体方法步骤如下:a、应用于煤层自动化综采工作面且要求煤岩硬度相差较大，如图3所示在截割电动机5上安装电流传感器3 ；b、先带采煤机割一刀作为示范刀，记录其中割到煤层与岩层后各自的电流情况，记录电流限值；C、如图2a所示采煤机进刀后前滚筒9摇臂3自动上摆，摆动速度设为0.2度每秒；d、当监测到的电流明显变大，有明显的波动，且大小在示范刀中割到顶板岩层6的电流范围之内，则认为已经割到岩石如图2b (I)所示；e、如图2c(l)所示采煤机前滚筒9摇臂3自动向下摆动，摆动速度为0.1度每秒；当截割电流基本平稳，且大小在示范刀割煤时电流的范围之内，则摇臂停止摆动；f、如图2a所示与c同时进行的是采煤机后滚筒10摇臂自动向下摆，摆动速度设为0.2度每秒；当监测到的电流明显变大，有明显的波动，且大小在示范刀中割到底板岩层8的电流范围之内，则认为已经割到岩石如图2b (2)所示；g、如图2c (2)所示采煤机后滚筒10摇臂自动向上摆动，摆动速度为0.1度每秒；当截割电流基本平稳，且大小在示范刀割煤时电流的范围之内，则摇臂停止摆动；h、当前后滚筒摇臂都停止摆动后，采煤机向前割煤如图2d所示。J、当截割电流基本平稳，采煤机向前割煤一段时间或前进一段距离S后，S取40-150cm,即采煤机向前割煤每经一个S长度，重新进行扩大采煤区域的滚筒调整，当采煤机截割煤岩时的电流数据在割到煤岩层的岩层电流值时，前滚筒摇臂自动下摆或/与后滚筒摇臂自动上摆一角度(如I 一 3度)，采煤机向前割煤且电流值大小在示范刀割煤时电流限值范围之内，则采煤机摇臂停止摆动向前割煤。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.薄煤层煤岩界面识别及滚筒自动调高的方法，应用于煤层自动化综采工作面且煤岩硬度相差较大的环境，其特征是I)在采煤机截割电动机上安装电流传感器，带采煤机截割电动机先割一刀作为示范刀，记录其中割到煤层与岩层后各自的电流值情况，此电流值作为煤层与岩层电流限值；2)采煤机进刀后前滚筒摇臂自动上摆，采煤机后滚筒自动向下摆，通过检测电流波动范围，识别煤岩层，以煤与岩层不同的电流限值自动调整采高；通过装在采煤机截割电动机上的电流传感器来监测采煤机的运行负荷，采煤机的运行负荷对于煤层和岩层是不同的，当割到岩层时，载荷明显上升，电流波动变大，根据示范刀割煤过程中记录下来的采煤机截割煤岩时的电流数据作为标准值来进行煤岩界面的识别，在识别煤岩界面并割过岩层的情况下，采煤机摇臂摆动前后滚筒的高度，即采煤机截割至煤岩界面时前滚筒摇臂自动下摆；后滚筒摇臂自动上摆一个角度，使采煤机截割煤层时的电流数据在割到煤层内的电流值或不超过割到岩层电流值的范围内采煤。
2.根据权利要求1所述的薄煤层煤岩界面识别及滚筒自动调高的方法，其特征是所述的识别煤岩层，当监测到的电流变化，有明显的波动，且电流值大小在示范刀中割到顶板岩层的电流值范围，则认为已经截割到岩层；当截割电流基本平稳，且大小在示范刀割煤层时电流限值范围之内，则认为截割在煤层；则摇臂停止摆动当前后滚筒摇臂都停止摆动后，采煤机向前割煤。
3.根据权利要求1所述的薄煤层煤岩界面识别及滚筒自动调高的方法，其特征是当截割电流基本平稳，采煤机向前割煤一段时间或前进一段距离S后，前滚筒摇臂自动上摆或/与后滚筒摇臂自动下摆扩大采煤区域，使采煤机截割煤岩时的电流数据在割到煤岩层的岩层电流值时，前滚筒摇臂自动下摆或/与后滚筒摇臂自动上摆一角度，采煤机向前割煤且电流值大小在示范刀割煤时电流限值范围之内，则采煤机摇臂停止摆动向前割煤。
4.根据权利要求1或3所述的薄煤层煤岩界面识别及滚筒自动调高的方法，其特征是进一步地，所述的自动调整采高，采煤机进刀后前滚筒摇臂自动上摆，摆动速度设为0.2度每秒，当识别截割至岩层时，前滚筒摇臂自动下摆，摆动速度设为0.1度每秒；采煤机后滚筒自动向下摆，摆动速度设为0.2度每秒，当识别截割至岩层时前滚筒摇臂自动上摆，摆动速度设为0.1度每秒。
5.根据权利要求3或4所述的薄煤层煤岩界面识别及滚筒自动调高的方法，其特征是当截割电流基本平稳，采煤机向前割煤一段时间或前进一段距离S后，S取40-150cm，重新进行扩大采煤区域的滚筒调整，当采煤机截割煤岩时的电流数据在割到煤岩层的岩层电流值时，前滚筒摇臂自动下摆或/与后滚筒摇臂自动上摆I 一 3度，采煤机向前割煤且电流值大小在示范刀割煤时电流限值范围之内，则采煤机摇臂停止摆动向前割煤。
全文摘要
薄煤层煤岩界面识别及滚筒自动调高的方法，在采煤机截割电动机上安装电流传感器，带采煤机截割电动机先割一刀作为示范刀，记录其中割到煤层与岩层后各自的电流值情况，此电流值作为煤层与岩层电流限值；2)采煤机进刀后前滚筒摇臂自动上摆，采煤机后滚筒自动向下摆，通过检测电流波动范围，识别煤岩层，以煤与岩层不同的电流限值自动调整采高；根据示范刀割煤过程中记录下来的采煤机截割煤岩时的电流数据作为标准值来进行判别。在识别煤岩界面的情况下，采煤机可以根据煤厚自动调整采高，提高采出率。
文档编号E21C35/24GK103216233SQ201310121939
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者屠世浩, 袁永, 张村, 屠洪盛, 白庆升 申请人:中国矿业大学