特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统的制作方法

本实用新型涉及煤矿自动化控制技术领域，具体涉及一种特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统。

背景技术：

18m以上的特厚煤层占我国煤炭储量的40％-50％，在80年代以前，一般都采用分层开采方法，而这种方法需要在这一煤层布置几个工作面进行开采，需要几个工作面巷道的掘进，工作面巷道掘进工作量加大，巷道掘进衔接紧张，设备占用资源多，生产过程中使用的锚杆等支护材料消耗量大等，煤矿的生产效率低下。为此，现有技术提出了采用特厚煤层一次采全厚的开采方法，可以采用放顶煤开采方法，通过加大工作面采高，加大工作面大采放比，实现18m以上煤层的一次性开采，提高了煤炭生产效率。然而，采用以上采全厚的方式进行开采，其主要存在如下问题：

在放顶煤开采过程中，垮落下来的煤块体量大，可能有大块煤直接进入到皮带运输机，由于大块煤质量较大，在煤炭运输接力时，其跌落冲击会使皮带划伤，加剧皮带的磨损，缩短皮带的使用寿命，甚至会造成皮带的断带等故障。

技术实现要素：

本实用新型要解决的是现有技术中特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统中对于大块煤的破碎不彻底影响运输的技术问题，进而提供一种特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统，包括液压支架，后部刮板输送机，插板，转载机和皮带运输机，其中：

所述液压支架通过对顶板的反复支撑破坏顶煤结构，控制顶煤冒落；

所述后部刮板输送机设置于所述液压支架的后方，承接冒落的顶煤；

所述插板设置于所述液压支架的尾梁与所述后部刮板输送机之间，所述尾梁往复摆动与所述插板的反复伸缩相配合，对冒落的顶煤中的大块煤进行破碎；

所述转载机，设置于所述后部刮板输送机机尾，其机头部分设置预破碎部件，其靠近机尾部分设置破碎机；所述预破碎部件对从所述后部刮板输送机传输至所述转载机的大块煤执行破碎操作；所述破碎机对所述转载机内的大块煤执行破碎操作；

所述皮带运输机设置于所述转载机的出口，承接所述转载机输出的煤并运输。

可选地，上述的特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统中，所述预破碎部件为具有特定厚度的金属板。

可选地，上述的特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统中，所述金属板固定于所述转载机机头处，或者所述金属板可滑动地设置在所述转载机机头处，其可沿垂直于煤流的方向滑动。

可选地，上述的特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统中，当所述金属板可沿垂直于煤流的方向滑动时，所述金属板与煤流相对的一边上成型有锯齿结构。

可选地，上述的特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统中，所述预破碎部件为金属锤体，所述金属锤体包括锤头和锤柄，所述锤柄可旋转地设置于所述转载机的机头上。

可选地，上述的特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统中，还包括：驱动电机，设置于所述转载机的机头侧面；所述锤柄经齿轮配合部件与所述驱动电机的输出轴连接，所述锤柄在所述驱动电机的驱动下以特定频率转动。

可选地，上述的特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统中，还包括：传感器，设置于所述转载机的机头上，检测进入所述转载机的煤块体积，并输出表征所述煤块体积的电信号；比较器，其第一输入端接收所述传感器输出的电信号，其第二输入端接收参考电信号，所述参考电信号与煤块体积的上限值相对应；所述电信号大于所述参考电信号时，其输出端输出控制电信号；驱动电机，设置于所述转载机的机头侧面，所述锤柄经齿轮配合部件与所述驱动电机的输出轴连接；所述驱动电机的被控端与所述比较器的输出端连接，其被控端接收到所述控制电信号后，其输出轴驱动所述锤柄转动预设次数后停止。

可选地，上述的特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统中，还包括：摄像头，设置于所述转载机的机头上，获取进入所述转载机的煤流的视频信号；图像识别模块，接收并解析所述摄像头发送的所述视频信号，当煤流中有目标体在预设时间内未移动时，则输出破碎控制信号，当煤流中的目标体消失后，则输出停止破碎控制信号；驱动电机，设置于所述转载机的机头侧面，所述锤柄经齿轮配合部件与所述驱动电机的输出轴连接；所述驱动电机的被控端与所述图像识别模块的输出端连接，其被控端接收到所述破碎控制信号后，其输出轴驱动所述锤柄转动；其被控端接收到所述停止破碎控制信号后，其输出轴停止转动。

可选地，上述的特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统中，还包括：防遗撒部件，设置于所述转载机的机尾和所述皮带运输机之间的搭接部位，将煤流的传输通道限制在所述搭接部位内部。

可选地，上述的特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统中，所述防遗撒部件为漏斗形结构，其开口较大一侧朝向所述转载机的机尾。

本实用新型提供的以上技术方案，与现有技术相比，至少具有如下

有益效果：

本实用新型提供的特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统，通过液压支架对顶板的反复支撑破坏顶煤结构，控制顶煤冒落；后部刮板输送机设置于液压支架的后方，承接冒落的顶煤；尾梁往复摆动与所述插板的反复伸缩相配合，对冒落的顶煤中的大块煤进行破碎；在转载机的机头设置有预破碎组件，对从后部刮板输送机传输至转载机的大块煤执行破碎操作。在转载机的靠近机尾部分设置破碎机，对转载机内的大块煤执行破碎操作；所述皮带运输机设置于所述转载机的出口，承接所述转载机输出的煤并运输。因此，整个系统对冒落的顶煤执行三次破碎操作，大块煤的存量降到最低，从而能够保证落在皮带运输机上的煤块对皮带机的冲击破损程度降到最低。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述预破碎组件的安装结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例所述预破碎组件的安装结构示意图；

图4为本实用新型另一实施例所述特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实施例中附图，对本实用新型中的技术方案进行示例描述。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型以下实施例中特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统适用于煤层厚度在18m以上。

本实施例提供一种特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤控制系统，可以应用于特厚煤层大采高一次采全厚放顶煤系统中。如图1所示，其包括液压支架3，后部刮板输送机6，插板5，转载机7和皮带运输机11，其中：

所述液压支架3通过对顶板的反复支撑破坏顶煤结构，控制顶煤冒落；所述后部刮板输送机6设置于所述液压支架3的后方，承接冒落的顶煤；所述插板5设置于所述液压支架的尾梁4与所述后部刮板输送机6之间，所述尾梁4往复摆动与所述插板5的反复伸缩相配合(图中最左侧的插板5处于伸出状态，其余插板处于收缩的状态)，对冒落的顶煤中的大块煤进行破碎；所述转载机7，设置于所述后部刮板输送机6机尾，其机头部分设置预破碎部件8，其靠近机尾部分设置破碎机9；所述预破碎部件8对从所述后部刮板输送机6传输至所述转载机7的大块煤执行破碎操作；所述破碎机9对所述转载机7内的大块煤执行破碎操作；所述皮带运输机11设置于所述转载机7的出口，承接所述转载机7输出的煤并运输。

其中，预破碎部件8可以选择适当的机械结构实现即可。如图2所示，所述预破碎部件8为具有特定厚度的金属板80。在选定金属板80的厚度时，主要考虑其刚性问题，因为煤流从后部刮板机6传输过来时具有一定的重力和速度，届时到达转载机7的机头处(如图中箭头所示即为煤流进入方向)时被金属板80拦截，金属板80具有一定的厚度因此刚度强，大块煤撞击到金属板80上时就会破碎。金属板80可以选择钢板等硬度较高的材料制备得到。

另外，以上所述金属板80可以固定于所述转载机7机头处，或者所述金属板80可滑动地设置在所述转载机7机头处，其可沿垂直于煤传输的方向滑动。如果是单纯的固定式结构，则金属板80将转载机7的入口遮挡一部分，当煤的块度小时则直接进入转载机7，如果煤的块度大时，则会被金属板80拦截，在重力和速度的作用下大块煤被破碎。而如果金属板80可以沿垂直与煤流方向移动的话，那么可以设定其以一定的频率进行移动，相当于对经过的煤流进行切割操作，当遇到大块煤时，必然能够将其破碎。具体实现金属板80执行切割操作的方式可以为：在金属板80两侧边设置凸条，在转载机7的机头上设置导轨，在导轨上设置有由电机驱动其执行正转或反转操作的传送带，凸条固定在传送带上，当传送带正转或反转时，则凸条跟随传送带正向移动或反向移动，则执行切割操作。其中，可以规定正向转动时是向靠近煤流的方向移动，反向转动时是远离煤流的方向移动。而为了进一步提高破碎效果，还可以令金属板上与煤流相对的一边上成型有锯齿结构。

作为另一种实现方式，所述预破碎部件8还可以为金属锤体，所述金属锤体包括锤头81和锤柄82，所述锤柄81可旋转地设置于所述转载机的机头上，所述锤头81上设置有多个尖刺。进一步地，如图3所示，还包括驱动电机83，设置于所述转载机7的机头侧面；所述锤柄82经齿轮配合部件与所述驱动电机83的输出轴连接，所述锤柄82在所述驱动电机83的驱动下以特定频率转动。通过驱动电机83驱动锤柄82转动，进而电动锤头81旋转，可以对待进入到转载机7的大块煤进行破碎。驱动方式可以选择，例如令锤柄82沿整个圆周转动，或者以设定角度来回摆动等均可。

进一步地，上述方案还可以改进为，其包括传感器，设置于所述转载机7的机头上，检测待进入所述转载机7的煤块体积，并输出表征所述煤块体积的电信号；比较器，其第一输入端接收所述传感器输出的电信号，其第二输入端接收参考电信号，所述参考电信号与煤块体积的上限值相对应；所述电信号大于所述参考电信号时，其输出端输出控制电信号；驱动电机，设置于所述转载机7的机头侧面，所述锤柄82经齿轮配合部件与所述驱动电机的输出轴连接；所述驱动电机的被控端与所述比较器的输出端连接，其被控端接收到所述控制电信号后，其输出轴驱动所述锤柄82转动预设次数后停止。也就是说，对于进入到转载机7的煤块体积进行检测，当发现大块体积的煤块时，在启动驱动电机驱动锤体进行转动对大块煤进行破碎，而预设次数可以依据经验值进行选取，以能够实现对一般大块煤完成破碎为标准，例如对于一般大块煤来说，采用锤体需要敲击5次才能破碎完成，则预设次数需至少满足锤体对大块煤敲击5次。在未发现大块煤时，驱动电机可暂不运转，由此能够更精准的对大块煤进行破碎操作，也避免电机转动过程却未破碎煤块带来的能量浪费，还能够避免锤体持续运转给周围的工作人员带来人身安全的威胁。其中，可以通过射线方式、图像识别等方式对煤块的体积进行检测，这部分在现有技术中已经有相关记载，而且其并非本申请发明点所在，因此不再详细论述。

进一步地，上述方案还可以改进为，其包括摄像头，设置于所述转载机7的机头上，获取进入所述转载机的煤流的视频信号；图像识别模块，接收并解析所述摄像头发送的所述视频信号，当煤流中有目标体在预设时间内未移动时，则输出破碎控制信号，当煤流中的目标体消失后，则输出停止破碎控制信号；驱动电机，设置于所述转载机的机头侧面，所述锤柄82经齿轮配合部件与所述驱动电机的输出轴连接；所述驱动电机的被控端与所述图像识别模块的输出端连接，其被控端接收到所述破碎控制信号后，其输出轴驱动所述锤柄转动；其被控端接收到所述停止破碎控制信号后，其输出轴停止转动。其中的图像识别模块可以采用现有技术中已有的能实现该功能的模块即可，因为现有技术中采用图像识别方式判断视频信号中是否有人或者物处于静止状态或者从有到无的状态，本方案中直接采用这类模块即可实现。这种方案，通过摄像头实时监控是否有大块煤卡住无法向前移动来控制锤体是否转动，当锤体将目标体破碎之后，目标体消失后可自动控制锤体停止运转。

优选地，如图4所示，以上控制系统中还可以包括防遗撒部件10，设置于所述转载机7的机尾和所述皮带运输机11之间的搭接部位，将煤流的传输通道限制在所述搭接部位内部。由于顶煤厚度大，使运输系统负荷增大，煤炭在转载机7到皮带运输机11的煤量大，往往会在皮带运输机11机头造成堆煤遗散的问题，为此，在转载机7和皮带运输机11搭接部位，防遗撒装置使煤炭在设备运输接力过程中不遗撒。优选所述防遗撒部件10为漏斗形结构，其开口较大一侧朝向所述转载机7的机尾设置。

根据图1和4所示的系统，其包括采煤机1、前部刮板输送机2，液压支架3，液压支架尾梁4,插板5，后部刮板输送机6，转载机7，破碎机9，经破碎机9破碎后的煤进入到皮带运输机11，这些部件的连接关系及工作原理与现有技术中的连接关系相似。在后部刮板输送机6的煤流进入转载机7的机头内时，经由预破碎部件8对其中大块煤进行破碎操作。因此包括尾梁4和插板5对垮落的大块煤体进行的破碎操作，破碎机9对转载机内的大块煤的破碎操作，煤体在进入到皮带运输机11上之前一共经过了三次破碎操作，能够保证落在皮带运输机11上的煤块对皮带机的冲击破损程度降到最低。并且，在转载机7和皮带运输机11搭接部位，安装漏斗形的防遗撒装置10，使煤炭在设备运输接力过程中不遗撒。

举例说明：工作面设备选型配套：采煤机1采用JOY7LS6C，工作面采高4m，前部刮板输送机2的型号为SGZ1000/2×1200，液压支架3的支架架型为ZF23600，液压支架3的工作阻力23600KN，放顶煤液压支架通3过对顶板的反复支撑进一步使顶煤结构破坏，急剧煤层节理裂隙发育，控制顶煤冒落。液压支架的尾梁4可以前后摆动，液压支架的插板5，当尾梁4收回、插板5收回时将顶煤放落，后部刮板输送机6的型号为SGZ1200/2×1200，输送能力为4000t/h，转载机7的型号为SZZ1350/700，预破碎机构8安装在转载机7的机头，可以直接将大块煤擦碎，破碎机9的型号为PCM700，防遗撒装置10防止在运煤量大出现堆煤时将煤炭遗撒在运输设备衔接部位，皮带运输机11的型号为DSJ140/300/2*560，输送能力为4000t/h。

在工作面生产过程中，工作面采高4m，采放比1:3以上，通过提高液压支架的支撑能力，实现对液压支架顶板的支撑，通过降架、移架、升架和顶板的下沉变形，可以直接影响到液压支架顶板上部2m以内范围煤层结构。

采用上述方案，至少具有如下优点：在特厚煤层开采时可以实现大采高综采工作面开采，通过选择大采高工作面设备配套三机实现对4m以上采高工作面生产；能够爱实现18m以上的一次采全厚煤炭开采工艺，工作面采放比达1:3，实现一刀一放安全高效作业；将顶煤冒落、放煤、破碎、运输等生产关键环节技术与装备结合起来，为特厚煤层开采提供了开采工艺及其相关配套设备；实现了特厚煤层大采高一次采全厚安全高效生产。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。