專利名稱：薄煤層滾筒采煤機自動化工作面成套設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤礦開采設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種適應(yīng)于復(fù)雜地質(zhì)條件薄煤層開采的薄煤層滾筒采煤機自動化工作面成套設(shè)備。
背景技術(shù)：
我國薄煤層資源豐富，分布廣泛。薄煤層儲量所占煤炭總儲量的比重大，僅國有煤礦薄煤層儲量比重就占20%左右，地方煤礦薄煤層儲量比重更大，且分布廣泛，局部集中。因國內(nèi)許多礦井不遵循科學(xué)開采程序，“吃肥丟瘦、采厚棄薄”，過早開采厚煤層，造成其上覆一定范圍內(nèi)的薄煤層原始賦存狀態(tài)和連續(xù)性遭受實質(zhì)性破壞，以致這些資源無法回收的問題十分嚴(yán)重。樹立資源憂患意識及合理開采資源的問題應(yīng)提到重要日程。新時期國民經(jīng)濟快速增長，煤炭需求將繼續(xù)保持增長態(tài)勢?？深A(yù)見，若只依賴現(xiàn)有的綜采技術(shù)支撐煤炭生產(chǎn)，則在較短時期內(nèi)必然出現(xiàn)煤礦總體生產(chǎn)能力下降，礦井壽命加速縮短，我國主體能源的自供能力將遭受嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和破壞的后果。由于薄煤層開采存在著工作環(huán)境差、所需工人多、工人勞動強度大，煤炭產(chǎn)量低，經(jīng)濟效益差，生產(chǎn)安全性差、通風(fēng)不暢、瓦斯積聚，瓦斯管理難度大等諸多問題，上述種種問題使得很多礦區(qū)的薄煤層開采處于停滯甚至倒退狀況，更造成薄煤層的產(chǎn)量只占總儲量的
7.3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于儲量所占的比例，而且這一比例還有進一步下降的趨勢。但薄煤層的開采一直是影響煤炭回采率的重要指標(biāo)，提高回采率也是各煤礦企業(yè)追逐的重點。所以，開發(fā)薄煤層安全的、高產(chǎn)高效的開采技術(shù)及設(shè)備勢在必行，是合理回收煤炭資源，保障煤礦經(jīng)濟效益穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展的唯一出路；只有應(yīng)用薄煤層安全高效開采技術(shù)裝備，才能保障薄、厚煤層的配采比例與實際賦存比例相匹配。近年來，為加快開發(fā)薄煤層資源，提高薄煤層開采過程中存在的工作環(huán)境惡劣、安全性差和操作空間受限等問題，各大礦業(yè)集團和煤機制造企業(yè)加大了在薄煤層自動化成套設(shè)備放面的研究，并取得一些應(yīng)用成果，實現(xiàn)了在工作面中部的跟機移架、自動噴霧、推溜等功能，并且在采煤機或者液壓支架上安裝攝像頭實現(xiàn)了對工作面的視頻監(jiān)控。但是，目前國內(nèi)外研制的薄煤層滾筒采煤機工作面自動化成套設(shè)備僅實現(xiàn)了對工作面中部的自動化開采，而在工作面兩端頭全部需要人工干預(yù)進行斜切進刀和割三角煤、清煤，無法實現(xiàn)工作面的無人或者少人開采。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問題，提供一種薄煤層滾筒采煤機自動化工作面成套設(shè)備，可實現(xiàn)工作面兩端頭的自動斜切進刀、割三角煤、清煤和中部割煤，進而實現(xiàn)工作面的無人或者少人開米。薄煤層滾筒采煤機自動化成套設(shè)備包括大功率采煤機、液壓支架、刮板輸送機、工作面集中控制系統(tǒng)、支架電液控制系統(tǒng)、工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)(6)、工作面語音通訊和急停閉鎖系統(tǒng)、輸送機成套設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、地面控制中心，在液壓支架上安裝了電液控制系統(tǒng)控制器和攝像儀。采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中的記憶截割系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，包括中部割煤、斜切進刀、割三角煤和清煤四個模塊，攝像儀可以根據(jù)采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)發(fā)送的工作參數(shù)進行跟蹤旋轉(zhuǎn)和自動切換，同時通過工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)(6)調(diào)整攝像儀的焦距、垂直和水平方向的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)工作面的無死角監(jiān)控。工作面集中控制系統(tǒng)、液壓支架電液控制系統(tǒng)、采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、輸送機成套設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)(6)、工作面語音通訊和急停閉鎖系統(tǒng)組成工作面自動化集成控制系統(tǒng)。液壓支架電液控制、采煤機記憶截割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、輸送機工況監(jiān)測系統(tǒng)、工作面語音通訊系統(tǒng)等通過耦合器與工作面集中控制系統(tǒng)相連并進行數(shù)據(jù)交換，采煤機將其位置、方向、動作象限等信號發(fā)送給液壓支架，液壓支架根據(jù)采煤機的信號進行跟機移架、推溜、機頭尾成組動作等相應(yīng)的動作，采煤機根據(jù)支架的動作完成情況進行斜切進刀和割三角煤、清煤等；輸送機將工況信號發(fā)送給采煤機，采煤機根據(jù)刮板輸送機的負(fù)荷自動調(diào)整采煤機的牽引速度；采煤機將位置和方向信號發(fā)送給視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻系統(tǒng)將根據(jù)采煤機的信號自動進行攝像儀之間的切換和跟蹤旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)視頻系統(tǒng)對采煤過程的實時監(jiān)控；操作人員可以通過順槽控制中心對工作面設(shè)備進行遠(yuǎn)程控制和干預(yù)。工作面集中控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)耦合器將不同控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為一種格式統(tǒng)一進行控制，并將各設(shè)備的運行參數(shù)進行數(shù)據(jù)交換，并可以根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)對工作面成套設(shè)備進行遠(yuǎn)程人工干預(yù)和調(diào)整，同時將工作面運行參數(shù)通過光纖傳輸給地面控制中心。工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)(6)采用可旋轉(zhuǎn)的云臺控制平臺，攝像機可以根據(jù)采煤機的位置進行自動切換和旋轉(zhuǎn)。同時該攝像儀還具有自動冷光補償、全自動聚焦、鏡頭伸縮控制、納米玻璃自動清潔和數(shù)據(jù)上傳、存儲、遠(yuǎn)程訪問等功能，實現(xiàn)了對工作面全方位、無死角實時視頻監(jiān)控。采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中的記憶截割系統(tǒng)包括中部割煤、斜切進刀、割三角煤、清煤共四個模塊，每個模塊循環(huán)次數(shù)可以進行調(diào)整，從而實現(xiàn)了對不同煤層的適應(yīng)性，同時通過將運行階段模塊信號和方向發(fā)生給液壓支架，使液壓支架可以根據(jù)采煤機運行的模塊和方向來判斷其相應(yīng)的動作，使其與采煤機相配合實現(xiàn)工作面端頭的自動斜切進刀、割三角煤、清煤和中部自動化開采，實現(xiàn)工作面的自動化開采。液壓支架為具有電液控制功能的高工作阻力液壓支架，電液控制系統(tǒng)能夠根據(jù)采煤機提供的割煤模塊和方向信號進行相應(yīng)的動作跟機移架、推溜、成組推溜或者靜止不動，使其與采煤機配合，實現(xiàn)了工作面兩端頭的斜切進刀、割三角煤、清煤和中部自動化開采，從而實現(xiàn)全工作面的自動化開采。液壓支架推移桿上安裝了截流閥，該支架還具有推溜拉架誤差記錄和補償功能，通過記錄上一次拉架和推溜誤差，在下一次拉架和推溜過程中進行補償，從而實現(xiàn)工作面的調(diào)斜。輸送機成套設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)對刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機和破碎機的實時運行情況進行監(jiān)控，并將監(jiān)控數(shù)據(jù)傳送給工作面集中控制系統(tǒng)，實現(xiàn)輸送機的遠(yuǎn)程控制、實時工況監(jiān)測、預(yù)警和自動停機功能。工作面集中控制系統(tǒng)根據(jù)輸送機的運行工況控制采煤機的牽引速度，防止刮板輸送機過載，實現(xiàn)與采煤機之間的功率平衡功能。

[0013]圖1為薄煤層滾筒采煤機自動化工作面成套設(shè)備中部斷面圖；圖2為成套設(shè)備工作面控制系統(tǒng)圖。圖1和圖2中:大功率采煤機I，液壓支架2，刮板輸送機3，工作面集中控制系統(tǒng)4，支架電液控制系統(tǒng)5，工作面視頻控制系統(tǒng)6，工作面語音通訊和急停閉鎖系統(tǒng)7，輸送機成套設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)8，采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)9，地面控制中心10，光纖接線盒11，電液控制系統(tǒng)控制器5-1,攝像儀6-1。
具體實施方式
薄煤層滾筒采煤機自動化成套設(shè)備包括大功率采煤機(I)、液壓支架(2)、刮板輸送機(3)、工作面集中控制系統(tǒng)(4)、支架電液控制系統(tǒng)(5)、工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)(6)、工作面語音通訊和急停閉鎖系統(tǒng)(7)、輸送機成套設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(8)、采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(9)、地面控制中心(10)，在液壓支架(2)上安裝有電液控制系統(tǒng)控制器(5-1)和攝像儀(6-1)。采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(9)中的記憶截割系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，包括中部割煤、斜切進刀、割三角煤和清煤四個模塊，攝像儀(6-1)可以根據(jù)采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(9)發(fā)送的工作參數(shù)進行跟蹤旋轉(zhuǎn)和自動切換，同時通過工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)(6)調(diào)整攝像儀(6-1)的焦距、垂直和水平方向的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)工作面的無死角監(jiān)控。工作面集中控制系統(tǒng)(4)、支架電液控制系統(tǒng)、采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)
(9)、輸送機成套設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(8)、工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)(6)、工作面語音通訊和急停閉鎖系統(tǒng)組成工作面自動化集成控制系統(tǒng)。支架電液控制系統(tǒng)(5)、采煤機記憶截割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(9)、輸送機成套設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(8)、工作面語音通訊和急停閉鎖系統(tǒng)(7)通過耦合器與工作面集中控制系統(tǒng)(4)相連并進行數(shù)據(jù)交換，采煤機將其位置、方向、動作象限等信號發(fā)送給液壓支架(2)，液壓支架(2)根據(jù)采煤機的信號進行跟機移架、推溜、機頭尾成組動作等相應(yīng)的動作，采煤機根據(jù)支架的動作完成情況進行斜切進刀和割三角煤、清煤等；輸送機將工況信號發(fā)送給采煤機，采煤機根據(jù)刮板輸送機(3)的負(fù)荷自動調(diào)整采煤機的牽引速度；各設(shè)備具有信號監(jiān)測功能，如通訊信號出現(xiàn)故障則自動進行停機保護；采煤機將位置和方向信號發(fā)送給視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻系統(tǒng)將根據(jù)采煤機的信號自動進行攝像儀(6-1)之間的切換和跟蹤旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)視頻系統(tǒng)對采煤過程的實時監(jiān)控；操作人員可以通過順槽控制中心對工作面設(shè)備進行遠(yuǎn)程控制和干預(yù)。工作面集中控制系統(tǒng)(4)通過數(shù)據(jù)耦合器將不同控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為一種格式統(tǒng)一進行控制，并將各設(shè)備的運行參數(shù)進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)了對工作面采煤機、液壓支架(2)和輸送機成套設(shè)備的控制和自動化開采，并可以根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)對工作面成套設(shè)備進行遠(yuǎn)程人工干預(yù)和調(diào)整，從而實現(xiàn)工作面的無人或者少人開采，同時將工作面運行參數(shù)通過光纖傳輸給地面控制中心(10)，從而實現(xiàn)井上和遠(yuǎn)程計算機對工作面運行情況的監(jiān)控。工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)(6)采用可旋轉(zhuǎn)的云臺控制平臺，攝像機可以根據(jù)采煤機的位置進行自動切換和旋轉(zhuǎn)。同時該攝像儀(6-1)還具有自動冷光補償、全自動聚焦、鏡頭伸縮控制、納米玻璃自動清潔和數(shù)據(jù)上傳、存儲、遠(yuǎn)程訪問等功能，實現(xiàn)了對工作面全方位、無死角實時視頻監(jiān)控。采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(9)中的記憶截割系統(tǒng)包括中部割煤、斜切進刀、割三角煤、清煤共四個模塊，每個模塊循環(huán)次數(shù)可以進行調(diào)整，從而實現(xiàn)了對不同煤層的適應(yīng)性，同時通過將運行階段或模塊信號和方向發(fā)送給液壓支架(2)，使液壓支架(2)可以根據(jù)采煤機運行的模塊和方向來判斷其相應(yīng)的動作，使其與采煤機相配合實現(xiàn)工作面端頭的自動斜切進刀、割三角煤、清煤和中部自動化開采，實現(xiàn)工作面的自動化開采。液壓支架(2)為具有電液控制功能的高工作阻力液壓支架，電液控制系統(tǒng)能夠根據(jù)采煤機提供的割煤模塊和方向信號進行相應(yīng)的動作，例如:跟機移架、推溜、成組推溜或者靜止不動，使其與采煤機配合，實現(xiàn)了工作面兩端頭的斜切進刀、割三角煤、清煤和中部自動化開采，從而實現(xiàn)全工作面的自動化開采。液壓支架(2)推移桿上安裝了截流閥，將支架的拉架和推溜速度控制在一定范圍內(nèi)，減少支架拉架、推溜誤差，保證在自動化開采過程中工作面的平直，同時，該支架還具有推溜拉架誤差記錄和補償功能，通過記錄上一次拉架和推溜誤差，在下一次拉架和推溜過程中進行補償，從而實現(xiàn)工作面的調(diào)斜。輸送機成套設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(8)對刮板輸送機(3)、轉(zhuǎn)載機和破碎機的實時運行情況進行監(jiān)控，并將監(jiān)控數(shù)據(jù)傳送給工作面集中控制系統(tǒng)(4)，實現(xiàn)輸送機的遠(yuǎn)程控制、實時工況監(jiān)測、預(yù)警和自動停機功能。工作面集中控制系統(tǒng)(4)根據(jù)輸送機的運行工況控制采煤機的牽引速度，防止刮板輸送機(3)過載，實現(xiàn)與采煤機之間的功率平衡功能。
權(quán)利要求1.煤層滾筒采煤機自動化工作面成套設(shè)備，包括大功率采煤機(I)、液壓支架(2)、刮板輸送機(3)、工作面集中控制系統(tǒng)(4)、支架電液控制系統(tǒng)(5)、工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)(6)、工作面語音通訊和急停閉鎖系統(tǒng)(7)、輸送機成套設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(8)、采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(9)、地面控制中心(10)，其特征在于:在液壓支架(2)上安裝有電液控制系統(tǒng)控制器(5-1)和攝像儀(6-1)，采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(9)中的記憶截割系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，包括中部割煤、斜切進刀、割三角煤和清煤四個模塊，攝像儀(6-1)可以根據(jù)采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(9)發(fā)送的工作參數(shù)進行跟蹤旋轉(zhuǎn)和自動切換，同時通過工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)整攝像儀(6-1)的焦距、垂直和水平方向的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)工作面的無死角監(jiān)控。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄煤層滾筒采煤機自動化工作面成套設(shè)備，其特征在于:所述的支架電液控制系統(tǒng)(5)、采煤機記憶截割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(9)、輸送機成套設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(8)、工作面語音通訊和急停閉鎖系統(tǒng)(7)通過耦合器與工作面集中控制系統(tǒng)(4)相連并進行數(shù)據(jù)交換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄煤層滾筒采煤機自動化工作面成套設(shè)備，其特征在于:所述的工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)(6)采用可旋轉(zhuǎn)的云臺控制平臺，攝像機根據(jù)采煤機的位置進行自動切換和旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄煤層滾筒采煤機自動化工作面成套設(shè)備，其特征在于:所述的中部割煤、斜切進刀、割三角煤和清煤四個模塊中每個模塊循環(huán)次數(shù)和模塊功能可以進行選擇和調(diào)整，實現(xiàn)對不同煤層的適應(yīng)性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄煤層滾筒采煤機自動化工作面成套設(shè)備，其特征在于:所述的液壓支架(2)為具有電液控制功能的高工作阻力液壓支架，電液控制系統(tǒng)根據(jù)采煤機提供的割煤模塊、位置和方向信號進行相應(yīng)的動作，該動作包括跟機移架、推溜、噴霧、成組推溜或者靜止不動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄煤層滾筒采煤機自動化工作面成套設(shè)備，其特征在于:所述的液壓支架(2)推移桿上安裝有截流閥，控制支架的拉架和推溜速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄煤層滾筒采煤機自動化工作面成套設(shè)備，其特征在于:所述的液壓支架(2)具有推溜拉架誤差記錄和補償功能，通過記錄上一次拉架和推溜誤差，在下一次拉架和推溜過程中進行補償。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄煤層滾筒采煤機自動化工作面成套設(shè)備，其特征在于:輸送機成套設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(8)對刮板輸送機(3)、轉(zhuǎn)載機和破碎機的實時運行情況進行監(jiān)控，并將監(jiān)控數(shù)據(jù)傳送給工作面集中控制系統(tǒng)(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄煤層滾筒采煤機自動化工作面成套設(shè)備，其特征在于:工作面集中控制系統(tǒng)(4)根據(jù)輸送機的運行工況控制采煤機的牽引速度，防止刮板輸送機(3)過載，實現(xiàn)與采煤機之間的功率平衡功能。
專利摘要薄煤層滾筒采煤機自動化工作面成套設(shè)備，包括大功率采煤機(1)、液壓支架(2)、刮板輸送機(3)、工作面集中控制系統(tǒng)(4)、支架電液控制系統(tǒng)(5)、工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)(6)、工作面語音通訊和急?？刂葡到y(tǒng)(7)、刮板輸送機工況監(jiān)測系統(tǒng)(8)、采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(9)、地面控制中心(10)，在液壓支架(2)上安裝有電液控制系統(tǒng)控制器(5-1)和攝像儀(6-1)。采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(9)中的記憶截割系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，包括中部割煤、斜切進刀、割三角煤和清煤四個模塊，攝像儀(6-1)可以根據(jù)采煤機記憶切割和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(9)發(fā)送的工作參數(shù)進行跟蹤旋轉(zhuǎn)和自動切換，同時通過工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)整攝像儀(6)的焦距、垂直和水平方向的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)工作面的無死角監(jiān)控。
文檔編號E21C25/68GK202926326SQ20122016438
公開日2013年5月8日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者劉占勝, 袁智, 宋秋爽, 劉國柱, 吳海雁, 王力軍, 胡登高, 侯慧錦, 遲煥磊, 孫鵬亮, 郝勇 申請人:中國煤礦機械裝備有限責(zé)任公司