一種綜采工作面?zhèn)涡弊詣?dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種綜采工作面?zhèn)涡弊詣?dòng)控制系統(tǒng)，包括刮板運(yùn)輸機(jī)、液壓支架、支架控制器、激光定位傳感器、激光測(cè)距儀、角度傳感器和調(diào)斜千斤頂，刮板運(yùn)輸機(jī)由多節(jié)溜槽順次連接而成，每節(jié)溜槽連接一架液壓支架的推移桿；激光定位傳感器、激光測(cè)距儀和角度傳感器通過(guò)連接器與支架控制器相連；調(diào)斜千斤頂一端固定在刮板輸送機(jī)下滑方向的相鄰液壓支架上，另一端固定在本架液壓支架連接的溜槽上。本發(fā)明通過(guò)激光定位信號(hào)解決了液壓支架在推移過(guò)程中的定位與姿態(tài)控制問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了液壓支架與刮板運(yùn)輸機(jī)保持垂直關(guān)系，使其液壓支架在推溜過(guò)程中對(duì)刮板運(yùn)輸機(jī)產(chǎn)生的分力與刮板運(yùn)輸機(jī)和液壓支架重量產(chǎn)生的分量抵消，從而解決了工作面設(shè)備上串下滑的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種綜采工作面?zhèn)涡弊詣?dòng)控制系統(tǒng)，尤其涉及一種具有傾角的工作面 解決工作面設(shè)備調(diào)直和上串下滑問(wèn)題的方法與控制系統(tǒng)。 一種綜采工作面?zhèn)涡弊詣?dòng)控制系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 綜采工作面由多臺(tái)液壓支架在工作面依次排列而成，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面頂板的支撐和 對(duì)刮板運(yùn)輸機(jī)的遷移。工作面的液壓支架是由刮板運(yùn)輸機(jī)弱約束的浮動(dòng)系統(tǒng)，在工作面推 移過(guò)程中，由于液壓支架與刮板運(yùn)輸機(jī)通過(guò)銷(xiāo)耳連接，存在間隙，導(dǎo)致推移動(dòng)作過(guò)程中存在 一定的誤差，另外由于控制液壓支架推移的行程傳感器的精度不高，多次操作由設(shè)備配合 造成的誤差和傳感器精度造成的誤差積累，最終導(dǎo)致工作面液壓支架和刮板運(yùn)輸機(jī)彎曲不 直，直接影響割煤效果。在具有傾角的綜采工作面，由于刮板運(yùn)輸機(jī)在推移過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生 一個(gè)向下的下滑力，導(dǎo)致刮板運(yùn)輸機(jī)整體下滑。由于為了實(shí)現(xiàn)工作面的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，工作面的 刮板運(yùn)輸機(jī)、液壓支架應(yīng)保持運(yùn)行姿態(tài)，即工作面在推移后應(yīng)基本處于同一直線上。同時(shí)， 在采煤過(guò)程中，刮板運(yùn)輸機(jī)是采煤機(jī)運(yùn)行的軌道，所以在工作面液壓支架的直線度是保證 刮板運(yùn)輸機(jī)直線度的前提，最終為了在其上的采煤機(jī)達(dá)到良好的割煤效果。
[0003] 目前，液壓支架手動(dòng)系統(tǒng)工作面全部靠人工進(jìn)行工作面直線度控制和上串下滑的 控制。在配置有電液控制系統(tǒng)的工作面由于控制系統(tǒng)傳感器誤差和銷(xiāo)耳誤差積累，以及液 壓系統(tǒng)反饋滯時(shí)等問(wèn)題，綜采工作面設(shè)備調(diào)直操作多數(shù)還是以人工電控操作為主要手段， 對(duì)于大傾角工作面設(shè)備上串下滑更是需要操作人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)做具體判斷后進(jìn)行人 工手動(dòng)控制，且現(xiàn)有技術(shù)中，直線度的控制基本依靠行程傳感器的推移行程來(lái)判定，沒(méi)有一 套校驗(yàn)反饋機(jī)制，一旦行程傳感器發(fā)生故障，很使各液壓支架和刮板運(yùn)輸機(jī)的直線度發(fā)生 較大偏差，給工作面的正常采掘工作帶來(lái)嚴(yán)重的影響。上串下滑沒(méi)有相關(guān)的電控系統(tǒng)解決 方案及其配套產(chǎn)品，設(shè)備下滑嚴(yán)重的，容易造成擠架?chē)?yán)重，輸送機(jī)機(jī)頭過(guò)短造成輸送機(jī)卸煤 不暢，在機(jī)頭形成堆煤現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可能造成輸送機(jī)將轉(zhuǎn)載機(jī)推至運(yùn)巷外幫煤壁，致使端頭 安全出口堵塞，還會(huì)帶來(lái)井下事故，
[0004] 為此，本領(lǐng)域急需研制一種安全可靠的綜采工作面?zhèn)涡弊詣?dòng)控制系統(tǒng)以解決大傾 角綜采工作面用上串下滑和直線度控制等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)工作面?zhèn)涡弊詣?dòng)控制系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種綜采工作面?zhèn)涡弊詣?dòng)控制系統(tǒng)，包括刮板運(yùn)輸 機(jī)、液壓支架、支架控制器、激光定位傳感器、激光測(cè)距儀、角度傳感器和調(diào)斜千斤頂，所述 刮板運(yùn)輸機(jī)由多節(jié)溜槽順次連接而成，每節(jié)溜槽連接一架液壓支架的推移桿；所述激光定 位傳感器、激光測(cè)距儀和角度傳感器通過(guò)連接器與支架控制器相連；所述調(diào)斜千斤頂一端 固定在刮板輸送機(jī)下滑方向的相鄰液壓支架上，另一端固定在本架液壓支架連接的溜槽 上。
[0006] 優(yōu)選所述激光定位傳感器安裝在液壓支架上，共配置兩個(gè)，其中一個(gè)用于工作面 液壓支架之間定位，另外一個(gè)激光定位器的接收和發(fā)送端分別安裝在液壓支架和其連接的 溜槽上，用于檢測(cè)液壓支架和刮板運(yùn)輸機(jī)在移動(dòng)過(guò)程中的相對(duì)位置，并液壓支架在推移過(guò) 程中使刮板運(yùn)輸機(jī)和液壓支架推移桿保持垂直關(guān)系，進(jìn)行工作面刮板運(yùn)輸機(jī)的姿態(tài)控制。
[0007] 優(yōu)選所述激光測(cè)距儀安裝在工作面端頭的液壓支架上，通過(guò)支架控制器取得激光 測(cè)距儀測(cè)量的端頭液壓支架到順槽巷道煤壁的距離，依據(jù)該距離的變化量來(lái)判斷工作面設(shè) 備的下滑量。
[0008] 優(yōu)選所述角度傳感器安裝在工作面端頭的液壓支架上，依據(jù)所述激光測(cè)距儀測(cè)量 的所述距離，計(jì)算工作面需要設(shè)定的偽斜角度和偽斜量，并通過(guò)支架控制器對(duì)液壓支架的 姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整控制。
[0009] 使用上述綜采工作面?zhèn)涡弊詣?dòng)控制系統(tǒng)，包括
[0010] ①端頭支架上安裝角度傳感器，測(cè)量工作面的傾角，并根據(jù)傾角的大小，確定工作 面?zhèn)涡苯嵌龋磳⒐ぷ髅媾挪汲尚钡?，以便在液壓支架推移時(shí)產(chǎn)生一個(gè)向上的分力，以克服 由于工作面的傾角液壓支架和刮板運(yùn)輸機(jī)在推移時(shí)產(chǎn)生的下滑分力，以解決工作面液壓支 架和刮板運(yùn)輸機(jī)的下滑，按照計(jì)算值和測(cè)量值，依靠調(diào)架千斤頂進(jìn)行液壓支架角度調(diào)整。 [0011] ②工作面完成移架的液壓支架上的激光定位傳感器發(fā)射激光，為未移架的液壓支 架提供移架到位的位置標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行移架的液壓支架上安裝的激光定位傳感器接收激光信 號(hào)，當(dāng)?shù)竭_(dá)與已經(jīng)完成移架的液壓支架相對(duì)齊的位置時(shí)，停止移架，從而實(shí)現(xiàn)工作面液壓支 架的直線度控制。
[0012] ③工作面在執(zhí)行推溜時(shí)，需要打開(kāi)調(diào)斜千斤頂，保持液壓支架與刮板運(yùn)輸機(jī)保持 垂直關(guān)系，以保證按照工作面調(diào)斜角度進(jìn)行偽斜量控制，在執(zhí)行移架過(guò)程中，應(yīng)使用調(diào)架千 斤頂對(duì)液壓支架移架過(guò)程結(jié)束后的姿態(tài)進(jìn)行控制，以保證液壓支架與刮板運(yùn)輸機(jī)基本保持 垂直狀態(tài)。
[0013] ④工作面液壓支架依次、重復(fù)執(zhí)行推移過(guò)程，從而解決工作面的連續(xù)推進(jìn)過(guò)程中 上串下滑，直線度控制的問(wèn)題。
[0014] ⑤端頭支架上通過(guò)激光測(cè)距儀測(cè)量端頭支架與巷道煤壁的間隙，由此來(lái)判斷工作 面設(shè)備的下滑量，同時(shí)調(diào)整偽斜量，防止工作面設(shè)備的繼續(xù)下滑。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過(guò)激光定位信號(hào)解決了液壓支架在推移過(guò)程中的定位與姿 態(tài)控制問(wèn)題，依據(jù)工作面的傾角自動(dòng)控制工作面的偽斜量，依據(jù)激光定位器，以已經(jīng)完成移 架的液壓支架為參照物，實(shí)現(xiàn)液壓支架移架過(guò)程的精確定位，從而實(shí)現(xiàn)了工作面直線度控 制；通過(guò)激光定位傳感器實(shí)現(xiàn)了液壓支架與刮板運(yùn)輸機(jī)保持垂直關(guān)系，使其液壓支架在推 溜過(guò)程中對(duì)刮板運(yùn)輸機(jī)產(chǎn)生的向上分力與刮板運(yùn)輸機(jī)和液壓支架重量產(chǎn)生的下滑分量抵 消，從而有效的解決了工作面設(shè)備上串下滑的問(wèn)題。系統(tǒng)具有自動(dòng)控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度高， 可靠性高，安裝、維護(hù)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 附圖1為偽斜控制的工作面示意圖；
[0017] 附圖2為本發(fā)明所述帶有激光定位傳感器的工作面液壓支架與刮板運(yùn)輸機(jī)的結(jié) 構(gòu)圖；
[0018] 附圖3為本發(fā)明所述綜采工作面?zhèn)涡弊詣?dòng)控制系統(tǒng)中工作面液壓支架組連接關(guān) 系工作原理示意圖。
[0019] 附圖標(biāo)記如下：1-刮板運(yùn)輸機(jī)；2-液壓支架；3-支架控制器；4-角度傳感器； 5_激光定位傳感器；6-激光測(cè)距儀。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 參見(jiàn)附圖1-3,其描述了根據(jù)本發(fā)明所述綜采工作面?zhèn)涡弊詣?dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu) 選實(shí)施例，在本實(shí)施例中，沿走向傾斜布置回采工作面，工作面按照偽斜控制方式，將工作 面布置成一個(gè)平行四邊形，通過(guò)工作面的偽斜控制刮板輸送機(jī)上竄下滑，隨著工作面的逐 步推進(jìn)，各液壓支架推動(dòng)前方的刮板運(yùn)輸機(jī)順次前移。液壓支架上安裝有支架控制器和激 光定位傳感器，支架控制器進(jìn)行本架的推移架動(dòng)作等基本操作，并可以與其它支架控制器 進(jìn)行通訊，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信息，支架控制器與激光定位傳感器通過(guò)連接器連接，支架控制 器可以控制激光定位傳感器接收和發(fā)送信號(hào)，激光定位傳感器安裝在液壓支架立柱上和兩 柱之間以及刮板運(yùn)輸機(jī)上，為避免激光定位傳感器脫落并保證激光信號(hào)的清晰穩(wěn)定，優(yōu)選 激光定位傳感器通過(guò)連接鋼圈固定在液壓支架的前立柱上，其信號(hào)收發(fā)窗口通過(guò)鋼桿伸 出，并保證其信號(hào)收發(fā)窗口處于液壓支架的頂板以下。激光定位傳感器包括發(fā)射單元和接 收單元，發(fā)射單元發(fā)射激光信號(hào)，激光信號(hào)優(yōu)選為光柵信號(hào)，接收單元接收激光信號(hào)，支架 控制器通過(guò)連接單元連接激光定位傳感器，可以通過(guò)命令來(lái)選擇進(jìn)行信號(hào)發(fā)送或接收，接 收單元均為多組陣列式，即由多個(gè)激光接收器組成激光信號(hào)接收的矩陣，接收激光光柵信 號(hào)，以控制液壓支架的移架，并依據(jù)激光接收信號(hào)在接收陣列中的位置，確認(rèn)是否到位或超 出，以較好的控制液壓支架的移架位置，從而達(dá)到工作面直線度的精細(xì)化控制。
[0021] 通過(guò)這種設(shè)置方式，在完成移架的液壓支架兩端頭支架上，通過(guò)支架控制器開(kāi)啟 激光定位傳感器的激光發(fā)射器發(fā)出液壓支架移架定位激光信號(hào)，正在執(zhí)行移架的支架控制 器打開(kāi)激光定位傳感器的激光接收器，隨時(shí)檢測(cè)移架激光定位信號(hào)，當(dāng)支架控制器檢測(cè)到 移架激光定位信號(hào)時(shí)，停止移架動(dòng)作，并將已經(jīng)不在完成移架邊緣的液壓支架關(guān)閉激光定 位傳感器的激光發(fā)射器，完成移架的打開(kāi)激光定位傳感器的激光發(fā)射器，為相鄰架和隔架 未移架的液壓支架提供移架定位激光信號(hào)。
[0022] 對(duì)于實(shí)現(xiàn)跟機(jī)自動(dòng)化控制的液壓支架，可能會(huì)由于采煤機(jī)速度較快，液壓支架會(huì) 出現(xiàn)多架移架的現(xiàn)象，這樣需要按照移架行程進(jìn)行激光信號(hào)的順序控制，即接近完成移架 步距的液壓支架按照接收到的移架定位激光信號(hào)首先結(jié)束移架過(guò)程，并立即打開(kāi)移架激光 定位傳感器的激光發(fā)射器，為其他未完成移架的液壓支架提供移架定位激光信號(hào)。
[0023] 工作面液壓支架依次完成同上述步驟，各液壓支架按上述方式依次進(jìn)行移架，直 到本工作面所有液壓支架移架完成，此時(shí)工作面所有的支架的移架距離都與第一架液壓支 架的移架距離保持一致，各液壓支架可以保持一個(gè)比較好的直線度。在液壓支架移架過(guò)程 中還要使液壓支架與刮板運(yùn)輸機(jī)保持垂直關(guān)系，為此，依賴在液壓支架上和對(duì)應(yīng)的刮板運(yùn) 輸機(jī)上安裝的激光定位傳感器，進(jìn)行垂直方向上的調(diào)整，通過(guò)液壓支架的調(diào)架機(jī)構(gòu)完成在 移架過(guò)程中，液壓支架與刮板運(yùn)輸機(jī)上激光信號(hào)對(duì)位，確保液壓支架移架過(guò)程中及移架結(jié) 束后都保持與刮板運(yùn)輸機(jī)垂直，這樣可以保證在液壓支架推溜時(shí)可以按照計(jì)算好的向上分 力與刮板運(yùn)輸機(jī)和液壓支架設(shè)備自重產(chǎn)生的下滑力相抵消，以解決工作面設(shè)備在推移過(guò)程 中的上串下滑。采用在端頭支架上安裝激光測(cè)距儀測(cè)量端頭支架與巷道煤壁的間隙，由此 來(lái)判斷工作面設(shè)備的下滑量，同時(shí)調(diào)整偽斜量，防止工作面設(shè)備的繼續(xù)下滑。
[0024] 具體而言，使用上述綜采工作面?zhèn)涡弊詣?dòng)控制系統(tǒng)，可以包括下列步驟：
[0025] ①端頭支架上安裝角度傳感器，測(cè)量工作面的傾角，并根據(jù)傾角的大小，確定工作 面?zhèn)涡苯嵌龋磳⒐ぷ髅媾挪汲尚钡?，以便在液壓支架推移時(shí)產(chǎn)生一個(gè)向上的分力，以克服 由于工作面的傾角液壓支架和刮板運(yùn)輸機(jī)在推移時(shí)產(chǎn)生的下滑分力，以解決工作面液壓支 架和刮板運(yùn)輸機(jī)的下滑，按照計(jì)算值和測(cè)量值，依靠調(diào)架千斤頂進(jìn)行液壓支架角度調(diào)整。
[0026] ②工作面完成移架的液壓支架上的激光定位傳感器發(fā)射激光，為未移架的液壓支 架提供移架到位的位置標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行移架的液壓支架上安裝的激光定位傳感器接收激光信 號(hào)，當(dāng)?shù)竭_(dá)與已經(jīng)完成移架的液壓支架相對(duì)齊的位置時(shí)，停止移架，從而實(shí)現(xiàn)工作面液壓支 架的直線度控制。
[0027] ③工作面在執(zhí)行推溜時(shí)，需要打開(kāi)調(diào)斜千斤頂，保持液壓支架與刮板運(yùn)輸機(jī)保持 垂直關(guān)系，以保證按照工作面調(diào)斜角度進(jìn)行偽斜量控制，在執(zhí)行移架過(guò)程中，應(yīng)使用調(diào)架千 斤頂對(duì)液壓支架移架過(guò)程結(jié)束后的姿態(tài)進(jìn)行控制，以保證液壓支架與刮板運(yùn)輸機(jī)基本保持 垂直狀態(tài)。
[0028] ④工作面液壓支架依次、重復(fù)執(zhí)行推移過(guò)程，從而解決工作面的連續(xù)推進(jìn)過(guò)程中 上串下滑，直線度控制的問(wèn)題。
[0029] ⑤端頭支架上通過(guò)激光測(cè)距儀測(cè)量端頭支架與巷道煤壁的間隙，由此來(lái)判斷工作 面設(shè)備的下滑量，同時(shí)調(diào)整偽斜量，防止工作面設(shè)備的繼續(xù)下滑。
[0030] 其中控制上竄下滑的具體方法如下：
[0031] 端頭支架依據(jù)角度傳感器測(cè)量的工作面走向傾角，確定控制偽斜量，并進(jìn)行端頭 支架的移架控制；
[0032] 完成移架的液壓支架的支架控制器按照工作面設(shè)備走向，控制相應(yīng)的激光定位傳 感器發(fā)射單元發(fā)出激光定位信號(hào)，為相近的準(zhǔn)備移架的液壓支架提供移架位置信號(hào)；
[0033] 準(zhǔn)備移架的液壓支架在移架過(guò)程中不斷的檢測(cè)水平和垂直激光定位傳感器激光 位置接收信號(hào)，在水平方向上控制液壓支架移架保持工作面液壓支架的直線度，在垂直方 向上控制液壓支架推移過(guò)程中對(duì)刮板運(yùn)輸機(jī)產(chǎn)生的向上分力，使其與由于刮板運(yùn)輸機(jī)和液 壓支架設(shè)備自重產(chǎn)生的下滑力相抵消，使其處于平衡狀態(tài)，從而解決工作面設(shè)備的上串下 滑，實(shí)現(xiàn)工作面直線度控制；
[0034] 重復(fù)上述步驟，可以使工作面保持運(yùn)行姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)工作面的連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)。
[0035] 以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明專利揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種綜采工作面?zhèn)涡弊詣?dòng)控制系統(tǒng)，包括刮板運(yùn)輸機(jī)、液壓支架、支架控制器、激光 定位傳感器、激光測(cè)距儀、角度傳感器和調(diào)斜千斤頂，其特征在于：所述刮板運(yùn)輸機(jī)由多節(jié) 溜槽順次連接而成，每節(jié)溜槽連接一架液壓支架的推移桿；所述激光定位傳感器、激光測(cè)距 儀和角度傳感器通過(guò)連接器與支架控制器相連；所述調(diào)斜千斤頂一端固定在刮板輸送機(jī)下 滑方向的相鄰液壓支架上，另一端固定在本架液壓支架連接的溜槽上。
2. 如權(quán)利要求1所述的綜采工作面?zhèn)涡弊詣?dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述激光定位傳 感器安裝在液壓支架上，共配置兩個(gè)，其中一個(gè)用于工作面液壓支架之間定位，另外一個(gè)激 光定位器的接收和發(fā)送端分別安裝在液壓支架和其連接的溜槽上，用于檢測(cè)液壓支架和刮 板運(yùn)輸機(jī)在移動(dòng)過(guò)程中的相對(duì)位置，并液壓支架在推移過(guò)程中使刮板運(yùn)輸機(jī)和液壓支架推 移桿保持垂直關(guān)系，進(jìn)行工作面刮板運(yùn)輸機(jī)的姿態(tài)控制。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的綜采工作面?zhèn)涡弊詣?dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述激光測(cè) 距儀安裝在工作面端頭的液壓支架上，通過(guò)支架控制器取得激光測(cè)距儀測(cè)量的端頭液壓支 架到順槽巷道煤壁的距離，依據(jù)該距離的變化量來(lái)判斷工作面設(shè)備的下滑量。
4. 如權(quán)利要求3所述的綜采工作面?zhèn)涡弊詣?dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述角度傳感器 安裝在工作面端頭的液壓支架上，依據(jù)所述激光測(cè)距儀測(cè)量的所述距離，計(jì)算工作面需要 設(shè)定的偽斜角度和偽斜量，并通過(guò)支架控制器對(duì)液壓支架的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整控制。
【文檔編號(hào)】E21D9/12GK104100277SQ201410373013
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】牛劍峰, 李俊士, 劉清 申請(qǐng)人:北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司