一种煤矿综采工作面煤壁片帮预警方法与装置与流程

本发明涉及煤矿开采，尤其涉及一种煤矿综采工作面煤壁片帮预警方法与装置。

背景技术：

1、大采高综采一次采全高技术因其开采效率高、开采工艺简单、回收率高等优点，已经成为当前厚及特厚煤层的主要开采工艺之一。随着采矿技术与装备水平的不断发展，大采高工作面一次采全高的高度也屡创新高。随着采高的增大，工作面煤壁片帮问题日益突出，已成为制约超大采高开采技术发展的主要因素，对工作面的安全生产造成了很大威胁。尤其在当前智能化开采技术大面积推广的背景下，如何实现大采高工作面煤壁片帮的智能化监测预警和防控，成为当前超大采高开采技术应用当中的一个重要课题。

2、但是目前对于煤壁片帮的观测仍主要依赖于人工观测，观测精度低且滞后，尚无法做到煤壁片帮的及时有效预警，对工作面安全生产的指导作用有限。

技术实现思路

1、本发明提供一种煤矿综采工作面煤壁片帮预警方法与装置，用以解决现有技术无法做到煤壁片帮的及时有效预警，对工作面安全生产的指导作用有限。

2、本发明提供一种煤矿综采工作面煤壁片帮预警装置，包括：

3、液压支护组件，用于设置于综采工作面的顶板和底板之间；

4、扫描组件，设置在所述液压支护组件上，用于对综采工作面中的煤壁片帮进行扫描；

5、地面监控设备，与所述扫描组件电连接，用于控制所述扫描组件周期性地对综采工作面中的煤壁片帮进行扫描，以基于所述扫描组件的扫描数据，生成煤壁片帮的预警信息；

6、集控系统，与所述地面监控设备电连接，用于基于所述预警信息判断所处的预警等级，以根据所述预警等级生成煤矿综采工作面的控制策略；

7、电源，所述电源与所述扫描组件电连接，用于为所述扫描组件供电。

8、根据本发明提供的一种煤矿综采工作面煤壁片帮预警装置，所述液压支护组件包括：

9、顶梁、掩护板、底座和升降油缸；

10、所述顶梁用于支撑在顶板的底部，所述顶梁与所述掩护板的顶端连接，所述底座设置在底板上，所述掩护板的底端与所述底座可转动地连接，所述升降油缸支撑在所述顶梁和所述底座之间。

11、根据本发明提供的一种煤矿综采工作面煤壁片帮预警装置，所述升降油缸包括缸体和支撑杆，所述支撑杆的一端可活动地设置在所述缸体内，所述支撑杆的另一端与所述顶梁连接。

12、根据本发明提供的一种煤矿综采工作面煤壁片帮预警装置，所述扫描组件包括：基座、机身和镜头；

13、所述机身通过所述基座连接在所述液压支护组件上，所述镜头可转动地设置在所述机身上。

14、根据本发明提供的一种煤矿综采工作面煤壁片帮预警装置，所述扫描组件还包括：控制开关；

15、所述控制开关设置在所述液压支护组件上，通过所述机身与所述镜头电连接。

16、根据本发明提供的一种煤矿综采工作面煤壁片帮预警装置，所述液压支护组件和所述扫描组件均设有多个，多个所述液压支护组件依次间隔设置，所述扫描组件间隔设置在其中的多个所述液压支护组件上。

17、本发明还提供一种煤矿综采工作面煤壁片帮预警方法，包括：

18、记录设置在液压支护组件上的扫描组件与煤壁片帮之间的初始距离；

19、在液压支护组件移动后，控制扫描组件对综采工作面中的煤壁片帮进行扫描，以确定煤壁片帮的初始点云坐标；

20、在一个采煤循环内，控制扫描组件按照固定时间间隔对综采工作面中的煤壁片帮进行扫描，以确定煤壁片帮的结束点云坐标；

21、基于初始距离、初始点云坐标和结束点云坐标，生成片帮位移云图和片帮速率云图；

22、基于片帮位移云图和片帮速率云图，生成煤壁片帮的预警信息；

23、基于预警信息判断所处的预警等级，以根据预警等级生成煤矿综采工作面的控制策略。

24、根据本发明提供的一种煤矿综采工作面煤壁片帮预警方法，预警信息包括片帮深度和片帮深度变化速率；

25、所述基于预警信息判断所处的预警等级的步骤，包括：

26、基于预警信息中的片帮深度与煤层片帮的深度阈值的关系，以及预警信息中的片帮深度变化速率与煤层片帮的深度变化速率阈值的关系，确定预警信息的预警等级。

27、本发明提供的煤矿综采工作面煤壁片帮预警装置，设有液压支护组件、扫描组件、地面监控设备和集控系统。液压支护组件用于设置于综采工作面的顶板和底板之间；扫描组件用于对综采工作面中的煤壁片帮进行扫描；地面监控设备用于控制所述扫描组件周期性地对综采工作面中的煤壁片帮进行扫描，以基于扫描组件的扫描数据，生成煤壁片帮的预警信息；集控系统用于基于预警信息判断所处的预警等级，以根据预警等级生成煤矿综采工作面的控制策略。采用扫描组件观测煤壁片帮精度更高，获得片帮信息更为全面，观测效率更高，能够及时有效预警，对综采工作面安全生产进行有效指导，对于大采高工作面的安全回采具有重要意义。

28、本发明提供的煤矿综采工作面煤壁片帮预警方法，相比传统对煤壁片帮采用人工肉眼观测的方法，采用扫描组件观测煤壁片帮精度更高，获得片帮信息更为全面，且大大减少观测人员的劳动量，观测效率更高，而且该方法可方便地对煤壁各监测点的位移量进行提取和计算，数据处理效率更高，并且观测结果的可视化手段更加丰富、直观，数据处理分析结果对于大采高工作面片帮规律和片帮有效防控技术的研究也可提供有益帮助。

技术特征：

1.一种煤矿综采工作面煤壁片帮预警装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的煤矿综采工作面煤壁片帮预警装置，其特征在于，所述液压支护组件包括：

3.根据权利要求2所述的煤矿综采工作面煤壁片帮预警装置，其特征在于，所述升降油缸包括缸体和支撑杆，所述支撑杆的一端可活动地设置在所述缸体内，所述支撑杆的另一端与所述顶梁连接。

4.根据权利要求1所述的煤矿综采工作面煤壁片帮预警装置，其特征在于，所述扫描组件包括：基座、机身和镜头；

5.根据权利要求4所述的煤矿综采工作面煤壁片帮预警装置，其特征在于，所述扫描组件还包括：控制开关；

6.根据权利要求1所述的煤矿综采工作面煤壁片帮预警装置，其特征在于，所述液压支护组件和所述扫描组件均设有多个，多个所述液压支护组件依次间隔设置，所述扫描组件间隔设置在其中的多个所述液压支护组件上。

7.一种煤矿综采工作面煤壁片帮预警方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的煤矿综采工作面煤壁片帮预警方法，其特征在于，预警信息包括片帮深度和片帮深度变化速率；

技术总结
本发明涉及煤矿开采技术领域，提供一种煤矿综采工作面煤壁片帮预警方法与装置，该装置包括：液压支护组件，用于设置于综采工作面的顶板和底板之间；扫描组件，设置在液压支护组件上，用于对综采工作面中的煤壁片帮进行扫描；地面监控设备，与扫描组件电连接，用于控制扫描组件周期性地对综采工作面中的煤壁片帮进行扫描，以基于扫描组件的扫描数据，生成煤壁片帮的预警信息；集控系统，与地面监控设备电连接，用于基于预警信息判断所处的预警等级，以根据预警等级生成煤矿综采工作面的控制策略。本发明提供的装置，采用扫描组件观测煤壁片帮精度更高，获得片帮信息更为全面，观测效率更高，能够及时有效预警，对综采工作面安全生产进行有效指导。

技术研发人员：刘前进,黄志增,张震,刘晓刚,李正杰,庞立宁
受保护的技术使用者：中煤科工开采研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17