本實用新型涉及一種防護系統(tǒng)，具體涉及一種智能化控制的大傾角煤層飛矸防護系統(tǒng)，屬于煤層衍生災(zāi)害防護技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

大傾角煤層機械化開采技術(shù)在配套設(shè)備和工程實踐等方面得到長足的發(fā)展，隨之而來的是眾多衍生災(zāi)害的威脅。其中，最為突出的是大傾角煤層以工作面落煤、煤壁片幫、頂板漏冒或底板滑移等形式產(chǎn)生并在回采空間內(nèi)滑滾、飛濺的煤塊、巖對設(shè)備和作業(yè)人員形成損害、損傷的“飛矸”災(zāi)害。飛矸脫離母巖后在外力下加速運移，動能加大且與人和設(shè)備碰撞瞬時發(fā)生，具有頻次高、危害大的特點。同時，飛矸運移過程受傾角、采高、設(shè)備尺寸與配套、煤體強度等因素影響顯著，使其運移更加復(fù)雜，加劇了危害程度。

所以，飛矸防護工作亟需解決，現(xiàn)階段的飛矸防護方法及措施主要有：

(1)沿工作面統(tǒng)一布設(shè)柔性擋矸網(wǎng)、擋矸門以及擋矸皮帶等擋矸設(shè)備；

(2)通過革新采煤工藝進行飛矸防護；

(3)通過提高設(shè)備抗沖擊性能來勉強維持生產(chǎn)。

然而，經(jīng)過實踐驗證，上述方法及措施或多或少都存在著以下一些問題：

(1)成本大；

(2)防護效果不佳；

(3)隔絕了采煤作業(yè)區(qū)和操作作業(yè)區(qū)，影響工人操作，降低了生產(chǎn)效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種智能化控制的大傾角煤層飛矸防護系統(tǒng)，該防護系統(tǒng)布局合理、實施簡單，該防護方法能夠有效解決現(xiàn)有大傾角煤層走向長壁工作面開采過程中飛矸頻次高、危害大的損物傷人難題。

為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本實用新型采用如下的技術(shù)方案：

一種智能化控制的大傾角煤層飛矸防護系統(tǒng)，其特征在于，包括：飛矸識別裝置(3)和飛矸攔截裝置(4)，二者分別布置在工作面(2)的中部區(qū)域和下部區(qū)域，其中，

前述飛矸識別裝置(3)包括：X射線發(fā)生器(31)、信號收集器(32)、信號調(diào)理器(33)和微處理控制器(34)，其中，

前述X射線發(fā)生器(31)用于發(fā)射不同能級的X射線，對經(jīng)過的物體進行探測，判定其是否是飛矸，

前述信號收集器(32)用于收集飛矸的包括物質(zhì)構(gòu)成、沖擊速度、沖擊能量在內(nèi)的信號，并將該信號傳輸給信號調(diào)理器(33)，

前述信號調(diào)理器(33)用于對信號收集器(32)收集來的信號進行判定，并評價其危險程度，

前述微處理控制器(34)用于進一步向飛矸攔截裝置(4)發(fā)出動作指令；

前述飛矸攔截裝置(4)包括：機械臂(41)和攔截網(wǎng)(42)，其中，

前述攔截網(wǎng)(42)設(shè)置在機械臂(41)的前端，

前述機械臂(41)與微處理控制器(34)信號連接，機械臂(41)用于將攔截網(wǎng)(42)推出以攔截飛矸。

前述的智能化控制的大傾角煤層飛矸防護系統(tǒng)，其特征在于，前述機械臂(41)由電力系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)進行動力輸入。

本實用新型的有益之處在于：本實用新型的防護系統(tǒng)由飛矸識別裝置和飛矸攔截裝置組成，并且二者分別布置在工作面的中部區(qū)域和下部區(qū)域，不僅布局合理，實施簡單，而且能夠有效防護飛矸，解決了現(xiàn)有大傾角煤層走向長壁工作面開采過程中飛矸頻次高、危害大的損物傷人難題。

附圖說明

圖1是本實用新型的飛矸防護系統(tǒng)的組成示意圖；

圖2是本實用新型的飛矸防護系統(tǒng)在大傾角煤層走向長壁工作面上的布置示意圖；

圖3是利用本實用新型的飛矸防護系統(tǒng)防護飛矸的方法的流程圖。

圖中附圖標(biāo)記的含義：1-飛矸、2-工作面、3-飛矸識別裝置、4-飛矸攔截裝置、31-X射線發(fā)生器、32-信號收集器、33-信號調(diào)理器、34-微處理控制器、41-機械臂、42-攔截網(wǎng)、a-上部區(qū)域、b-中部區(qū)域、c-下部區(qū)域、α-煤層走向長壁的傾角。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作具體的介紹。

一、智能化控制的大傾角煤層飛矸防護系統(tǒng)

本實用新型的智能化控制的大傾角煤層飛矸防護系統(tǒng)，其包括：飛矸識別裝置和飛矸攔截裝置。

1、飛矸識別裝置

飛矸識別裝置布置在工作面的中部區(qū)域，其能夠?qū)︼w矸運移軌跡進行跟蹤，并識別高能級飛矸。

參照圖1，飛矸識別裝置3包括：X射線發(fā)生器31、信號收集器32、信號調(diào)理器33和微處理控制器34。

X射線發(fā)生器31能夠發(fā)射不同能級的X射線，對經(jīng)過的物體進行探測，判定其是否是飛矸。

信號收集器32能夠收集飛矸的物質(zhì)構(gòu)成、沖擊速度、沖擊能量等信號，并將該信號傳輸給信號調(diào)理器33。

信號調(diào)理器33能夠?qū)π盘柺占?2收集來的信號進行判定，并評價其危險程度。

微處理控制器34能夠像飛矸攔截裝置發(fā)出動作指令。

工作原理：X射線發(fā)生器31發(fā)射不同能級的X射線，對經(jīng)過的物體進行探測，判定其是否是飛矸，當(dāng)X射線發(fā)生器31判定結(jié)果為飛矸時，信號收集器32即開始收集該飛矸的物質(zhì)構(gòu)成、沖擊速度、沖擊能量等信號，并將該信號傳輸給信號調(diào)理器33，信號調(diào)理器33對信號收集器32收集來的信號進行判定，并評價其危險程度，當(dāng)信號調(diào)理器33判定結(jié)果為危險時，微處理控制器34進一步向飛矸攔截裝置4發(fā)出動作指令。

2、飛矸攔截裝置

飛矸攔截裝置布置在工作面的下部區(qū)域，其根據(jù)飛矸識別裝置給出的指令，能夠?qū)Ω吣芗夛w矸進行攔截。

參照圖1，飛矸攔截裝置4包括：機械臂41和攔截網(wǎng)42，攔截網(wǎng)42設(shè)置在機械臂41的前端。

工作原理：機械臂41由電力系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)進行動力輸入，機械臂41接收微處理控制器34發(fā)出的動作指令，將攔截網(wǎng)42推出攔截飛矸，以降低飛矸的能級和危險程度，從而防止其損傷、損害工作面2的下部區(qū)域c內(nèi)的人員和設(shè)備。

由此可見，本實用新型的防護系統(tǒng)不僅能夠有效防護飛矸，而且布局合理，實施簡單。

二、利用上述飛矸防護系統(tǒng)防護飛矸的方法

Step1、工作面分區(qū)

參照圖2，將大傾角煤層工作面2沿傾斜方向均勻劃分為三段，以上端頭為起點，此三段分別記為上部區(qū)域a、中部區(qū)域b和下部區(qū)域c。

Step2、分區(qū)域布設(shè)功能相輔的裝置

在工作面2的中部區(qū)域b布置飛矸識別裝置3，在工作面2的下部區(qū)域c布置飛矸攔截裝置4。

Step3、飛矸識別裝置識別飛矸

參照圖3，飛矸識別裝置3識別飛矸的詳細過程如下：

(1)X射線發(fā)生器31釋放不同能級的X射線，對經(jīng)過的物體進行探測，判定其是否是飛矸：

當(dāng)物體反射至信號接收集器的頻率及波段不符合煤體正常頻率及波段范圍時，判定經(jīng)過的物體不是飛矸，則繼續(xù)進行下一次探測；

當(dāng)物體反射至信號接收集器的頻率及波段在煤體正常頻率及波段范圍時，判定經(jīng)過的物體是飛矸，則向信號收集器32發(fā)送信號收集指令，然后繼續(xù)進行下一次探測。

(2)信號收集器32接收到X射線發(fā)生器31發(fā)送來的信號收集指令后，開始收集飛矸的包括物質(zhì)構(gòu)成、沖擊速度、沖擊能量在內(nèi)的信號，并將該信號傳輸給信號調(diào)理器33。

(3)信號調(diào)理器33對信號收集器32收集來的信號進行判定，并評價其危險程度，具體為：

(a)假設(shè)下部區(qū)域c內(nèi)設(shè)備及人員極限抗沖擊能為P；

(b)根據(jù)信號收集器32收集來的信號，計算經(jīng)過中部區(qū)域b的飛矸的沖擊動能，記為P₀；

(c)當(dāng)P₀<P時，信號調(diào)理器33判定飛矸沒有危險，則繼續(xù)等待接收信號收集器32發(fā)送來的信號；當(dāng)P₀≥P時，信號調(diào)理器33判定此飛矸有危險，則向微處理控制器34發(fā)送“有危險”的信號，然后繼續(xù)等待接收信號收集器32發(fā)送來的信號。

(4)微處理控制器34接收到信號調(diào)理器33發(fā)送來的“有危險”的信號后，自動向下部區(qū)域c內(nèi)的飛矸攔截裝置4發(fā)出指令。

Step4、飛矸攔截裝置攔截飛矸

參照圖3，飛矸攔截裝置4接收到微處理控制器34發(fā)出的指令后，機械臂41自動推出攔截網(wǎng)42，由攔截網(wǎng)42對危險飛矸進行攔截，以降低飛矸能級和危險程度，防止其損傷、損害工作面2的下部區(qū)域c內(nèi)的人員和設(shè)備。

由此可見，本實用新型的防護系統(tǒng)能夠有效識別危險的飛矸，并及時對其進行有效攔截，解決了現(xiàn)有大傾角煤層走向長壁工作面開采過程中飛矸頻次高、危害大的損物傷人難題。

需要說明的是，上述實施例不以任何形式限制本實用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。