旺格维利采煤支架控制系统及方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种旺格维利采煤支架控制系统及方法。所述系统包括：支架控制器，设置于各个采煤支架上，用于根据与其连接的传感器的反馈值控制所述采煤支架的动作；行程传感器，设置于所述采煤支架的支架油缸内，与所述支架控制器连接，用于测量单个支架向前运行的距离；压力传感器，设置于所述采煤支架的立柱上，与所述支架控制器连接，用于测量所述立柱对于所述顶板的支护强度；倾角传感器，设置于所述采煤支架的护帮及侧护板上，与所述支架控制器连接，用于测量所述护帮及所述侧护板的倾斜角度。本发明实施例提供的旺格维利采煤支架控制系统及方法实现了根据采煤支架的行程、压力以及倾角对采煤支架的自动控制。
【专利说明】
旺格维利采煤支架控制系统及方法
技术领域
[0001]本发明实施例涉及煤矿井下支护设备技术领域，尤其涉及一种旺格维利采煤支架控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]我国对开采煤柱及边角煤炭资源回收利用不足，大量宝贵的煤炭资源被废弃，造成极大的能源浪费和巨大的经济损失。究其原因，主要是缺乏合理、安全、高效的回收工艺和装备。
[0003]旺格维利采煤法是在房柱式采煤的基础上形成的高效短壁柱式采煤方法，因最先在澳大利亚“旺格维利”煤层中试采成功而得名。该方法的最大特点是工作面布置灵活，可回收边角煤及综采不便回采的煤炭资源，具有设备投资少、出煤快、设备运转灵活、工作面搬迀灵活、全员效率较高等优势。其工艺方法是在大型煤柱或小块煤资源的两侧开设两条巷道，分别用于进风兼运输和回风，再在这两条巷道之间每隔一定间距掘出近似垂直的巷道，并由此巷道向两帮扩宽以回收煤炭。
[0004]在现有技术中，CN203245983U公开了一种用于旺格维利采煤工艺的液压支架，该套支护装备(六架)均为两柱掩护式液压支架，三组中中间一组主要起支撑巷道中部顶板及推煤、挡煤作用，左侧一组负责支撑新扩宽巷道左侧顶板，支护左侧煤壁和推煤，右侧一组负责支撑新扩宽巷道右侧顶板，支护右侧煤壁和推煤。中间一组支架两侧的侧护板可翻转升起加大顶板支护面积。左右两侧两组支架靠近中间的侧护板也可翻转升起加大顶板支护面积，靠近护帮的侧护板适当加长，增强护帮能力，三组支架前部还带有推煤板和挡煤板，其没有公开通过手持终端和支架控制对液压支架进行无线遥控的操作方式。而CN202348307U则公开了一种液压支架无线控制装置，并说明可用于旺格维利采煤工艺的支架控制中，但没有对支架进行控制的【具体实施方式】进行具体说明。
[0005]综上，现有技术并没有给出对旺格维利采煤法中的采煤支架进行自动控制的完整技术方案。
【发明内容】
[0006]针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种旺格维利采煤支架控制系统及方法，以实现根据采煤支架的行程、压力以及倾角对采煤支架的自动控制。
[0007]—方面，本发明实施例提供了一种旺格维利采煤支架控制系统，所述系统设置于旺格维利采煤支架组中，所述旺格维利采煤支架组包括三个采煤支架，所述旺格维利采煤支架控制系统包括:
[0008]支架控制器，设置于各个采煤支架上，用于根据与其连接的传感器的反馈值控制所述采煤支架的动作；
[0009]行程传感器，设置于所述采煤支架的支架油缸内，与所述支架控制器连接，用于测量单个支架向前运行的距离；
[0010]压力传感器，设置于所述采煤支架的立柱上，与所述支架控制器连接，用于测量所述立柱对于所述顶板的支护强度；
[0011 ]倾角传感器，设置于所述采煤支架的护帮及侧护板上，与所述支架控制器连接，用于测量所述护帮及所述侧护板的倾斜角度。
[0012]另一方面，本发明实施例还提供了一种旺格维利采煤支架控制方法，所述方法包括:
[0013]根据倾角传感器的反馈值，执行护帮及侧护板的回收；
[0014]根据压力传感器的反馈值，执行前架或者后架的降架；
[0015]根据行程传感器的反馈值，执行前架或者后架的移架；
[0016]根据所述压力传感器的反馈值，执行前架或者后架的升架；
[0017]根据所述倾角传感器的反馈值，执行护帮及侧护板的伸出。
[0018]本发明实施例提供的旺格维利采煤支架控制系统及方法，通过在支架油缸内设置行程传感器，在立柱上设置压力传感器，在护帮及侧护板上设置倾角传感器，以及在采煤支架上设置支架控制器，实现了根据行程、压力及倾角对旺格维利采煤法的采煤支架的自动控制。
【附图说明】
[0019]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0020]图1是本发明实施例提供的旺格维利采煤支架控制系统设置的旺格维利采煤支架组的立体结构示意图；
[0021]图2是本发明第一实施例提供的旺格维利采煤支架控制系统中单个前架或后架的电路结构图；
[0022]图3是本发明第二实施例提供的旺格维利采煤支架控制系统的整体电路结构图；
[0023]图4是本发明第二实施例提供的旺格维利采煤支架控制方法的流程图；
[0024]图5是本发明第三实施例提供的旺格维利采煤支架控制方法的流程图；
[0025]图6是本发明第四实施例提供的旺格维利采煤支架控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0027]第一实施例
[0028]本实施例提供了旺格维利采煤支架控制系统的一种技术方案。在该技术方案中，所述旺格维利采煤支架控制系统设置于旺格维利采煤支架组中。图1示出了所述旺格维利采煤支架组的立体视图。参见图1，所述旺格维利采煤支架组有三个采煤支架构成，并且，每个采煤支架分为前架及后架，又称为前支架及后支架。
[0029]作业过程中，三个采煤支架中，处于中间的一个采煤支架的空间位置较为靠前，而其他两个采煤支架的空间位置较为靠后。由于上述的各个采煤支架之间的空间位置布置，三个采煤支架掘进部分处的作业空间呈三角形，被称为三角区。
[0030]参见图2，所述旺格维利采煤支架控制系统包括:设置于各个采煤支架上的支架控制器23、行程传感器24、压力传感器25，以及倾角传感器26，还有设置在中间采煤支架的掘进部分上的服务器21及无线接收器22。
[0031]所述服务器21及所述无线接收器22设置在三个采煤支架中位置处于中间的一个采煤支架的掘进部分上。并且，所述服务器21与所述无线接收器22之间电连接。所述服务器21是一个由嵌入式系统组成的服务器。它与各个采煤支架中前支架及后支架上设置的支架控制器23连接。因此，所述服务器21能够通过与所述支架控制器23之间的信号交互，控制各个采煤支架23的动作。
[0032]所述无线接收器22与所述服务器21电连接，用于接收工程人员使用遥控器发送的无线遥控信号。所述无线接收器22在接收到所述无线遥控信号之后，将其转发给所述服务器21，以便所述服务器21根据所述无线遥控信号执行对所述采煤支架组的控制。
[0033]在分别设置的六个前后支架上，分别设置有行程传感器24、压力传感器25以及倾角传感器26。所述行程传感器24、所述压力传感器25以及所述倾角传感器26均与其对应的支架控制器23电连接，通过与所述支架控制器23之间的电连接，各个传感器所感应到的相应的信号能够被传输至所述支架控制器23。
[0034]所述行程传感器24用于感应它所在支架的行程。它被设置与其对应支架的支架油缸内。所述行程传感器24用于感应其所设置的前架或者后架向前运行的距离。
[0035]所述压力传感器25用于感应它所在支架的立柱与顶板之间的压力。它被设置在其对应支架的立柱上。所述压力传感器25用于感应测量所述立柱对于所述顶板的支护强度。
[0036]所述倾角传感器26用于感应它所在支架的护帮及侧护板的倾斜角度。它被设置在所述护帮及所述侧护板上。所述倾角传感器26用于感应测量所述护帮及所述侧护板的倾斜角度。
[0037]图3示出了所述旺格维利采煤支架控制系统中各个支架控制器与所述服务器31及所述无线接收器32之间的连接关系。
[0038]参见图3，由于所述旺格维利采煤支架组包括三个采煤支架，并且每个支架又包括前架及后架，所以在所述旺格维利采煤支架控制系统中共包括六个支架控制器，分别称为第一至第六支架控制器。所述第一至第六支架控制器33、34、35、36、37、38依次串联，并与所述服务器31及所述无线接收器32连接。这样，由所述无线接收器32接收到的控制指令就可以通过所述服务器31传输至各个前架或者后架的支架控制器，从而实现对支架的控制。
[0039]本实施例所提供的旺格维利采煤支架控制系统，使得采煤支架的动作按照预先设计的程序自动完成，但对于复杂的巷道环境，在顶板和左右煤壁出现冒顶和片帮的情况下，仅靠支架控制器已固化的程序通常无法实现良好的支护效果，操作人员此时可通过无线遥控器对上述过程进行人工干预和修正，保证支架组能够在巷道内平稳移动，同时也可将本次修正后的动作过程中的运行参数进行保存，用于下一次的自动控制功能中。
[0040]第二实施例
[0041]本实施例提供了旺格维利采煤支架控制方法的一种技术方案。在该技术方案中，所述旺格维利采煤支架控制方法包括:根据所述倾角传感器的反馈值，执行护帮及侧护板的回收;根据压力传感器的反馈值，执行前架或者后架的降架;根据行程传感器的反馈值，执行前架后者后架的移架;根据所述压力传感器的反馈值，执行前架或者后架的升架。
[0042]参见图4，所述旺格维利采煤支架控制方法包括:
[0043]S41，根据所述倾角传感器的反馈值，执行护帮及侧护板的回收。
[0044]具体的，在启动对护帮及侧护板的回收动作之后，根据在所述护帮及所述侧护板处设置的倾角传感器的反馈的倾角参数，确定是否需要停止对于护帮及侧护板的回收动作。
[0045]S42，根据压力传感器的反馈值，执行前架或者后架的降架。
[0046]在降架过程中，为避免支架顶梁与顶板完全脱离，造成支架丧失必要的支护作用，需要设定最小的降架压力限值，当降架过程中，立柱下腔压力小于所设定的最小降架压力限值时，即停止降架动作，启动移架动作。
[0047]S43，根据行程传感器的反馈值，执行前架或者后架的移架。
[0048]在移架过程中，需要保证中间采煤支架能够适当超前于左右侧的两个采煤支架进行移架，以加强顶板三角区的支护。同时，由于后架的推移油缸连接至前架的底座后端，而前架的推移油缸连接至掘进部分的设备机构，因此在后架推移前架向前运动时，需要前架收回其与推煤机构间的推移油缸。为保证两个推移油缸间的协调运行，需要对两个推移油缸内安装的行程传感器的测量值进行实时监测，保证后架推移油缸的伸出量与前架推移油缸的收回量一致(测量差值在可接受的范围内，以不损坏相应的机械部件为准)。当运行过程中一旦测量差值超过所设定的“最大差值”，则暂停相应的支架动作。即如果后架推移油缸伸出太快，则暂停后架油缸动作；如果前架的推移油缸收回太快，则暂停前架油缸的动作，当差值满足要求后再重新启动相应的动作。通过设置推移的目标行程值，当后架的推移油缸的伸出距离(或前架的推移油缸的收回距离)达到所设定的目标行程值后，前架和后架停止相应推移的动作，并启动前架的升架动作。
[0049]S44，根据所述压力传感器的反馈值，执行前架或者后架的升架。
[0050]在支架升架过程中，为防止支架过度升架将顶板压碎离层掉落，需要对升架后的支架初撑力进行限制，当立柱压力达到初撑力限值后，支架停止升架动作。
[0051]S45，根据所述倾角传感器的反馈值，执行护帮及侧护板的伸出。
[0052]在完成了所述前架或者所述后架的升架之后，需要将已经收起的护帮及侧护板伸出。在执行护帮及侧护板的伸出时，需要根据倾角传感器检测的倾角参数判断所述护帮及所述侧护板是否已经伸出至适当角度。
[0053]本实施例通过根据所述倾角传感器的反馈值，执行护帮及侧护板的回收，根据行程传感器的反馈值，执行前架或者后架的降架，根据行程传感器的反馈值，执行前架或者后架的移架，以及根据所述压力传感器的反馈值，执行前架或者后架的升架，可以安全有效的解决旺格维利采煤工艺液压支架的控制问题，实现支护自动化，可采用液压支架控制器进行就地控制，采用无线遥控器对支护液压支架进行远程控制，保障了人员安全性，通过单动控制、单组顺序控制以及成组自动逻辑控制功能完成了对支架的高效操控，减少了工人的劳动强度，提高了工作效率。
[0054]第三实施例
[0055]本实施例提供了旺格维利采煤支架控制方法的另一种技术方案。参见图3，在该技术方案中，所述旺格维利采煤支架控制方法应用于三个采煤支架中的前架。具体的，所述旺格维利采煤支架控制方法包括:
[0056]S501，启动前架的前移控制程序。
[0057]在本实施例中，所述前移控制程序用于控制三个采煤支架中的前架的前移控制。在启动并运行上述前移控制程序之后，三个采煤支架中的前架，也即三个前架同步的执行护帮侧护板回收、降架、移架、升架，及护帮侧护板伸出的动作。
[0058]S502，启动护帮及侧护板的回收。
[0059]S503，判断护帮及侧护板的回收角度是否小于回收角度限值，若是，执行S504。
[0060]所述回收角度限值具有固定的取值。根据回收角度是否小于回收角度限值的固定取值，来判断护帮及侧护板的回收是否完成。
[0061]S504，停止护帮及侧护板的回收，启动前架的降架。
[0062]S505，判断压力传感器测量到的立柱压力是否小于降架压力限值，若是，执行S506o
[0063]S506，停止前架的降架，启动前架的移架。
[0064]S507，判断行程传感器测量得到前架移架行程是否达到目标行程值，若是，执行S508，若否，执行S511。
[0065]需要注意的是，在执行三个前架的移架过程中，需要保证处于中间位置的一个前架的空间位置相对于其他两个前架的空间位置具有一定的超前。也就是说，在三个前架的移架过程中，需要保证三个前架在空间上保持三角形的形状。
[0066]S508，停止前架的移架，启动前架的升架。
[0067]S509，判断压力传感器测量到的立柱压力是否达到初撑力限值，若是，执行S510。
[0068]S510，停止前架的升架，启动护帮及侧护板的伸出。
[0069]S511，判断护帮及侧护板的伸出角度是否大于伸出角度限值，若是，执行S512。
[0070]S512，停止护帮及侧护板的伸出，完成前架的前移控制程序。
[0071]S513，判断前架与后架的推移行程差值是否超出设定的最大差值，若是执行S512。
[0072]在此操作中，通过设置最大差值，判断前架的移架操作是否过快。
[0073]S514，停止前架的移架。
[0074]在移架过程中，一旦发生前架的移架过快，会使得后架推移油缸的伸出量与前架推移油缸的收回量不一致，有可能导致相应机械部件的损坏。
[0075]本实施例通过预先设置在前架上的行程传感器、压力传感器及倾角传感器，实时获取前架在移架、降架、升架及护帮和侧护板回收动作中的动作状态，实现了对前架动作的自动控制。
[0076]第四实施例
[0077]本实施例提供旺格维利采煤支架控制方法的再一种技术方案。参见图4，在该技术方案中，所述旺格维利采煤支架控制方法应用于三个采煤支架中的后支架。具体的，所述旺格维利采煤支架控制方法包括:
[0078]S601，启动后架的前移控制程序。
[0079]在本实施例中，所述前移控制程序用于控制三个采煤支架中的后架的前移控制。在启动并运行上述前移控制程序之后，三个采煤支架中的后架，也即三个后架同步的执行护帮侧护板回收、降架、移架、升架，及护帮侧护板伸出的动作。
[0080]S602，启动护帮及侧护板的回收。
[0081]S603，判断护帮及侧护板的回收角度是否小于回收角度限值，若书，执行S604。
[0082]S604，停止护帮及侧护板的回收，启动后架的降架。
[0083]S605，判断压力传感器测量到的立柱压力是否小于降架压力限值，若是，执行S606o
[0084]S606，停止后架的降架，启动后架的移架。
[0085]S607，判断行程传感器测量得到的后架移架行程是否达到目标行程值，若是，执行S608o
[0086]S608，停止后架的移架，启动后架的升架。
[0087]S609，判断压力传感器测量到的立柱压力是否达到初撑力限值，若是，执行S610。
[0088]与三个前架的移架过程相同，在三个后架的移架过程中，需要保证中间的后架的空间位置超前于其他两个后架的空间位置。
[0089]S610，停止后架的升架，启动护帮及侧护板的伸出。
[0090]S611，判断护帮及侧护板的伸出角度是否大于伸出角度限值，若是，执行S612。
[0091]S612，停止护帮及侧护板的伸出，完成后架的前移控制程序。
[0092]本实施例通过预先设置在后架上的行程传感器、压力传感器及倾角传感器，实时获取后架在移架、降架、升架及护帮和侧护板回收动作中的动作状态，实现了对后架动作的自动控制。
[0093]以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种旺格维利采煤支架控制系统，其特征在于，所述旺格维利采煤支架控制系统设置于旺格维利采煤支架组中，所述旺格维利采煤支架组包括三个采煤支架，每个采煤支架包括前支架及后支架，所述旺格维利采煤支架控制系统包括: 支架控制器，设置于各个采煤支架上，用于根据与其连接的传感器的反馈值控制所述采煤支架的动作； 行程传感器，设置于所述采煤支架的支架油缸内，与所述支架控制器连接，用于测量单个支架向前运行的距离； 压力传感器，设置于所述采煤支架的立柱上，与所述支架控制器连接，用于测量所述立柱对于所述顶板的支护强度； 倾角传感器，设置于所述采煤支架的护帮及侧护板上，与所述支架控制器连接，用于测量所述护帮及所述侧护板的倾斜角度。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括: 服务器，设置于中间采煤支架的掘进部分，与三个采煤支架的支架控制器分别连接，用于控制三个采煤支架之间的协同动作； 无线接收器，设置于中间采煤支架的掘进部分，与所述服务器连接，用于直接遥控信号，并将接收到的遥控信号转发给所述服务器。3.一种旺格维利采煤支架控制方法，其特征在于，包括: 根据倾角传感器的反馈值，执行护帮及侧护板的回收； 根据压力传感器的反馈值，执行前架或者后架的降架； 根据行程传感器的反馈值，执行前架或者后架的移架； 根据所述压力传感器的反馈值，执行前架或者后架的升架； 根据所述倾角传感器的反馈值，执行护帮及侧护板的伸出。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述倾角传感器的反馈值，执行护帮及侧护板的回收包括: 启动对所述护帮及所述侧护板的回收； 根据所述倾角传感器的反馈值是否小于回收角度限值，确定是否停止对所述护帮及所述侧护板的回收。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据压力传感器的反馈值，执行前架或者后架的降架包括: 启动前架或者后架的降架； 根据所述压力传感器的反馈值是否小于降架压力限值，确定是否停止对前架或者后架的降架。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据行程传感器的反馈值，执行前架的移架包括: 启动前架的移架； 若所述行程传感器的反馈值达到目标行程值，停止前架的移架； 若所述行程传感器的反馈值未达到目标行程值，判断前架与后架的推移行程差值是否超过预设的最大差值； 若前架与后架的推移行程差值超过预设的最大差值，停止前架的移架。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据行程传感器的反馈值，执行后架的移架包括: 启动后架的移架； 若所述行程传感器的反馈值达到目标行程值，停止后架的移架。8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述压力传感器的反馈值，执行前架或者后的升架包括: 启动前架或者后架的升架； 根据前架支柱或者后架支柱是否到达初撑力限值，确定是否停止对前架或者后架的升架。9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述倾角传感器的反馈值，执行护帮及侧护板的伸出包括: 启动对所述护帮及所述侧护板的伸出； 根据所述倾角传感器的反馈值是否大于伸出角度限值，确定是否停止所述护帮及所述侧护板的伸出。
【文档编号】E21D23/26GK106050287SQ201610649586
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月9日 公开号201610649586.3, CN 106050287 A, CN 106050287A, CN 201610649586, CN-A-106050287, CN106050287 A, CN106050287A, CN201610649586, CN201610649586.3
【发明人】马鹏宇, 王新军, 陆庭锴, 冯卓照, 余佳鑫, 仲兆峰
【申请人】广州日滨科技发展有限公司