急倾斜特厚煤层短壁工作面的开采系统及开采方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动化采煤技术领域，特别是涉及一种适用于急倾斜特厚煤层短壁工作面的开采系统及开采方法。
【背景技术】
[0002]目前，煤矿开采大多使用双滚筒电牵引式采煤机，具备记忆截割的自动化功能，即由采煤机司机操作采煤机沿工作面煤层人工进行一个循环采煤的工作流程即为示范刀(或叫基准刀)，控制系统利用采高定位系统和位置定位系统将采煤机位置、行进方向和速度、摇臂高度等信息存入控制器，然后通过数据分析、处理形成采煤机截割轨迹，并记录在采煤机存储器中，为采煤机自动截割提供依据。采煤机在启动自动截割程序后，采煤机控制系统通过存储器中的记忆数据，进行数据再现，自动调整采煤机截割高度，跟随基准刀中采煤机的记忆截割轨迹，实现采煤机的自动化开采。
[0003]例如，在中国专利CN102797462A中，其所公开的采煤机自动截割控制方法包括以下步骤:一、学习并记忆当前所开采煤层的截割轨迹；二、根据记忆轨迹完成自动割煤，并实时调整记忆轨迹；三、重复步骤二，直至完成当前所开采煤层的全部开采过程。在中国专利CN103835719A中公开的一种基于虚拟轨迹控制的采煤机自适应截割方法，该方法设定虚拟截割轨迹为采煤机的截割轨迹，使采煤机启动后滚筒沿着设定的虚拟轨迹进行截割，在采煤机运行过程中，实时计算采煤机的实际截割轨迹与虚拟轨迹之间的误差S，当误差S大于实际开采需要控制的最大误差SO时，通过采煤机控制系统自动控制采煤机的截割轨迹即调整采煤机的截割滚筒高度，实现基于虚拟轨迹控制的采煤机自适应截割。
[0004]然而，上述现有技术的技术方案中均存在以下缺陷:
[0005]I)仅能记录固定的摇臂截割轨迹，数据固定无法改变，导致该技术仅能在工作面地质变化较小时使用。地质变化条件较大时无法适用，导致自动化功能失效。
[0006]2)因急倾斜特厚煤层的工作面较短，因此，现有技术中所采用的长壁式普通双滚筒采煤机并不能适用于急倾斜特厚煤层的开采。
[0007]因此，非常有必要设计一种既能自动适应地质条件变化、又能适用于急倾斜特厚煤层短壁工作面的开采系统及开采方法。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，本发明提供了一种既能自动适应地质条件变化、又能适用于急倾斜特厚煤层短壁工作面的开采系统及开采方法，旨在克服现有技术的缺陷。
[0009]本发明所提供的急倾斜特厚煤层短壁工作面的开采系统包括:设置在工作面的采煤机；用于控制所述采煤机的操作台，所述操作台的控制输出端与所述采煤机的控制输入端连接，所述操作台采集所述采煤机在一次循环采煤工作流程中摇臂的基准轨迹数据；煤层数据获取子系统，所述煤层数据获取子系统根据工作面的地质情况获取煤层顶板的变化数据；主控计算机，所述主控计算机与所述操作台通信地连接，所述主控计算机接收所述基准轨迹数据；所述主控计算机的数据接收端与所述煤层数据获取子系统的数据输出端连接，所述主控计算机接收所述煤层顶板的变化数据；所述主控计算机根据所述煤层顶板的变化数据和所述基准轨迹数据计算摇臂的计划轨迹数据；所述操作台接收所述计划轨迹数据，并根据所述计划轨迹数据控制所述采煤机进行开采作业。
[0010]优选地，所述主控计算机上设置有第一数据输入端和第二数据输入端；所述煤层数据获取子系统包括:用于识别煤岩分界界面信息的煤岩分界识别装置，所述煤岩分界识别装置安装在所述采煤机上，所述煤岩分界识别装置的数据输出端与所述主控计算机的第一数据输入端连接，所述煤岩分界识别装置通过所述主控计算机的第一数据输入端将煤岩分界界面信息发送到所述主控计算机；煤壁视频摄像仪，所述煤壁视频摄像仪的数据输出端与所述主控计算机的第二数据输入端连接，所述煤壁视频摄像仪采集煤壁的图像，根据该图像计算煤岩分界数值，并将所述煤岩分界数值发送到主控计算机；所述主控计算机根据煤岩分界界面信息、煤岩分界数值和基准轨迹数据计算所述计划轨迹数据。
[0011]优选地，所述主控计算机上还设置有第三数据输入端，所述煤层数据获取子系统还包括:修正数值输入装置，所述修正数值输入装置的数据输出端与所述主控计算机的第三数据输入端连接，所述修正数值输入装置获取用户输入的修正数值，并将该修正数值发送到所述主控计算机；所述主控计算机根据煤岩分界界面信息、煤岩分界数值、修正数值和基准轨迹数据计算所述计划轨迹数据。
[0012]优选地，所述修正数值输入装置是设置在工作面的液压支架电液控制装置。
[0013]优选地，所述采煤机是短壁电牵引采煤机。
[0014]本发明所提供的利用上述急倾斜特厚煤层短壁工作面的开采系统的开采方法包括以下步骤:a)通过所述操作台采集所述采煤机在一次循环采煤工作流程中摇臂的基准轨迹数据；b)通过所述煤层数据获取子系统根据工作面的地质情况获取煤层顶板的变化数据；c)通过所述主控计算机接收所述基准轨迹数据和所述煤层顶板的变化数据，并根据所述煤层顶板的变化数据和所述基准轨迹数据计算摇臂的计划轨迹数据；d)所述操作台接收所述计划轨迹数据，并根据所述计划轨迹数据控制所述采煤机进行开采作业。
[0015]优选地，所述煤层数据获取子系统包括煤岩分界识别装置和煤壁视频摄像仪；所述步骤b)包括:bl)通过所述煤岩分界识别装置识别煤岩分界界面信息，并将煤岩分界界面信息发送到所述主控计算机；b2)通过所述煤壁视频摄像仪采集煤壁的图像，根据该图像计算煤岩分界数值，并将所述煤岩分界数值发送到主控计算机；在所述步骤c)中，所述主控计算机根据煤岩分界界面信息、煤岩分界数值和基准轨迹数据计算所述计划轨迹数据。
[0016]优选地，所述煤层数据获取子系统还包括修正数值输入装置；所述步骤b)还包括:所述修正数值输入装置获取用户输入的修正数值，并将该修正数值发送到所述主控计算机；在所述步骤c)中，所述主控计算机根据煤岩分界界面信息、煤岩分界数值、修正数值和基准轨迹数据计算所述计划轨迹数据。
[0017]采用本发明所提供的急倾斜特厚煤层短壁工作面的开采系统及开采方法，可以将记忆截割功能从长壁电牵引采煤机上应用到了短壁电牵引采煤机，实现了急倾斜特厚煤层的采煤机自动化开采；可以通过多种手段对记忆截割的轨迹进行人工或智能化修正，实现了煤层赋存条件变化较大时，采煤机运行轨迹与实际地理变化情况的契合。本发明所提供的急倾斜特厚煤层短壁工作面的开采系统及开采方法实现了急倾斜特厚煤层的智能化开采，减少了煤矿工人在环境恶劣的工作面条件下的作业，将人解放到相对安全和环境较好的地方进行开采。同时保证了工作面的产量没有减少。
【附图说明】
[0018]下面将通过附图详细描述本发明中优选实施例，将有助于理解本发明的目的和优点，其中:
[0019]图1是本发明的急倾斜特厚煤层短壁工作面的开采系统的一种优选实施例。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例对本发明进行详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特