智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及方法

摘要

本发明涉及智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及方法，属于煤层只能开采领域。该截割系统包括采煤机，液压支架；采煤机根据综放工作面进行作业，将综放工作面分成为22个象限区域，并以此建立综放工作面的22个象限区域的数据，通过电牵引采煤机在工作面的22个象限区域内进行循环截割煤壁。本发明提供的智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及方法，采煤机能够记忆之前截割过煤壁的截割参数并且自主修正接下来要截割煤壁的截割参数，实现自主控制截割煤壁，提高了采煤机自主控制的能力。降低了采煤机故障率，提高了采煤机的开机率，进而提高了生产安全性和生效效率。

说明书

技术领域

本发明涉及智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及方法，属于煤层只能开采领域。

背景技术

在煤矿井下智能化综放工作面，采煤机作为煤矿井下主要的采煤装备，其自动化和智能化程度决定着煤炭开采的效率。在煤矿井下采煤工作面，电牵引采煤机的左右滚筒同时旋转工作割煤，采煤机沿着煤壁方向想左或者向右移动，在采煤机不断的移动过程，同时采煤机的截割滚筒不断的旋转进行割煤，旋转滚筒截将煤从煤壁上截割下来，落到采煤机底部的前部刮板输送机上，而前部刮板输送机将割下来的煤输送出去。

采煤机典型的截割过程可以分为以下3个步骤：采煤机进刀、采煤机割三角煤、采煤机正常割煤。其中采煤机进刀和割三角煤是在采煤工作面左右端头煤壁进行工作，而采煤机正常割煤是在采煤工作面中部区间进行工作。采煤机进刀是指采煤机在机头或者机尾处于大于机身长度的地方，采用端部斜切进刀双向割煤，采煤机进刀完成后进入割三角煤状态。采煤机割三角煤是指采煤机滚筒向上(下)割透端头煤壁，即前滚筒(在采煤机上部)割顶煤，后滚筒(在采煤机下部)割底煤，割透端头煤壁后将采煤机的两个滚筒的上下位置调换向上进刀，即前滚筒变为后割底煤，后滚筒变为前滚筒割顶煤，向后运行截割煤壁直至割透端头煤壁，割完三角煤后，采煤机进入正常割煤状态。采煤机正常割煤是指采煤机已一定的设置速度向上(下)进行割煤，采煤机正常割煤采用前滚筒在上部、后滚筒在下部的方式进行割煤，直至割通煤壁。

而国内大部分煤矿仍然依靠人工方式根据采煤机操作工人的经验进行采煤机运行工作进行手动操作。由于煤矿井下综放工作面工况环境复杂并且操作工人的经验也存在差异，所以很难能够满足对采煤机的准确控制。而且随着工业智能化的快速发展，煤炭行业正在将智能化集成到煤炭开采中，目前智能化综放工作面要求采煤机自动化和智能化，即要求采煤机能够自动或者自主完成采煤工作，进一步提高煤炭开采效率。因此，作为智能化综放工作面采煤的核心装备，电牵引采煤机的截割煤壁的工作过程需要实现自动化和智能化。

发明内容

本发明针对上述问题提供了智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统，该截割系统包括采煤机，液压支架；采煤机根据综放工作面进行作业，将综放工作面分成为22个象限区域，并以此建立综放工作面的22个象限区域的数据，通过电牵引采煤机在工作面的22个象限区域内进行循环截割煤壁。

本发明所述的智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及方法，位于循环截割煤壁的端头部及端尾部向采煤机作业端划定依次划分并标注为象限#1至象限#22；所述的象限#1至象限#22沿采煤机行进方向依次层叠。

本发明所述的智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统，所述的依次层叠的象限#1至象限#22划分如下：

位于循环截割煤壁的端头部作业面划分为：成列的象限#20、象限#19、象限#15、象限#14；

位于循环截割煤壁的端尾部作业面划分为：成列的象限#3、象限#4、象限#8、象限#9；

以循环截割煤壁的端头部向端尾部延伸的作业面象限相平行的作业面划分为：成列的象限#21、象限#18、象限#16、象限#13；

以循环截割煤壁的端尾部向端头部延伸的作业面象限相平行的作业面划分为：成列的象限#2、象限#5、象限#7、象限#10；

划分象限#21、象限#18、象限#16相平行的工作面划分为：成列的象限#22、象限#17；

划分象限#5、象限#7、象限#10相平行的工作面划分为：成列的象限#6、象限#11；

划分的象限#1位于象限#22列与象限#2列之间；划分的象限#12位于象限#10列与象限#17列之间。

本发明所述的智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统，所述的电牵引采煤机随着工作面推进方向在依次按照象限#1到象限#22的由小到大的次序，在22个象限区间内进行循环截割煤壁；

采煤机左滚筒为前滚筒且在采煤机上部，采煤机右滚筒为后滚筒且在采煤机下部，采煤机截割滚筒呈左高右低状，采煤机沿综放工作面向左行走；

采煤机右滚筒为前滚筒且在采煤机上部，采煤机左滚筒为后滚筒且在采煤机下部，采煤机截割滚筒呈左低右高状，采煤机沿综放工作面向右行走。

智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及方法，依据综放工作面的22个象限区域采煤机作业方式如下：

(1)、启动采煤机，初始化采煤机无示教截割参数配置表；

(2)、采煤机读取当前22个象限区域数据表；

(3)、采煤机数据读取后依次从综放工作面的象限#1至象限#22开始进行截割综放工作面的煤壁；

(4)、采煤机在当前刀的象限#1至象限#22截割过程中，若某一象限中采煤机运行异常，则根据具体工况进行参数调整修正后继续截割，并且记忆此象限数据组修正后数据进行更新覆盖；

(5)、采煤机的当前刀22个象限中采煤机运行结束后，进入下一刀并且记忆上一刀22个象限数据组数据进行截割，直至完成割煤作业。

本发明所述的智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及方法，所述的步骤(4)中采煤机在当前刀作业中，通过上一刀象限中割煤统计作为新一刀割煤过程控制依据，该记忆的数据包括采煤机速度数据、方向数据、左右截割滚筒高度数据；

通过上述采煤机速度数据、方向数据、左右截割滚筒高度数据，无需示教而自动抽取割煤过程数据生成下一刀22象限截割过程截割参数配置表。

本发明所述的智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及方法，所述的截割参数配置表为自动编辑并进行修正或人工编辑；由采煤机截割系统进行采煤机自动截割或将截割参数配置表上传远程集控中心进行手动割煤。

本发明所述的智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及方法，其所述的步骤(3)中采煤机当前刀的象限#1至象限#22截割过程中，判定某一象限中采煤机运行参数异常，则根据具体工况进行参数调整修正后继续截割，具体调整就是更改无示教记忆截割参数配置截割表，如第n刀第m象限参数异常，就更改表中n-m数据组参数；并且记忆此象限数据组修正后数据，同时把其修正数据组传输至下一刀对应的此象限数据组进行更新覆盖，避免下一刀对应的此象限出现类似的采煤机运行异常情况。

有益效果

本发明提供的智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及方法，采煤机能够记忆之前截割过煤壁的截割参数并且自主修正接下来要截割煤壁的截割参数，实现自主控制截割煤壁，提高了采煤机自主控制的能力。

本发明提供的智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及方法，降低了采煤机故障率，提高了采煤机的开机率，进而提高了生产安全性和生效效率。

本发明提供的智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及方法，采煤机截割煤壁过程中，无需人工示教控制截割煤壁，极大减少人工干预率，减轻了维护人员的工作量，降低了工作人员的劳动强度，进而改善了工作人员的劳动条件。

本发明提供的智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及方法，提高了采煤机的智能化水平，为智能化综放工作面建设奠定了基础。

附图说明

图1为本发明智能化综放工作面22象限截割区间示意图；

图2为本发明智能化综放工作面采煤机方位及采高示意图；

图3为本发明智能化综放工作面采煤机向左行走方向与前后滚筒关系图；

图4为本发明智能化综放工作面采煤机向右行走方向与前后滚筒关系图；

图5为本发明智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及截割方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明智能化综放工作面采煤机无示教记忆截割参数配置截割表，本发明把煤矿井下综放工作面每个进刀中的每个象限都做出一个数据组，数据组包括采煤机行走速度、方向、位置、左右截割滚筒高度、采高、刮板输送机电流和频率等参数，表中参数“m-n数据组”代表“第n刀第m象限”的数据组，采煤机在时间和路径上所处某刀某象限，则采煤机无示教记忆截割系统读取此数据组参数并按照此组参数进行截割煤壁。此配置表每列数据(#1～#22象限)可用电子表格及曲线图进行显示和编辑，对拖动编辑曲线产生的数据进行规整，可曲线编辑和表格数据双向联动；无示教记忆截割参数配置截割表，如下表所示：

根据上表结合图1至图4所示：本发明把煤矿井下综放工作面按照采煤机运行时间和路径分为22个象限区间，电牵引采煤机随着工作面推进方向在依次按照象限#1到象限#22的由小到大的次序，在22个象限区间内进行循环截割煤壁。如图2所示，采煤机割煤采用前滚筒在上部、后滚筒在下部的方式进行割煤，即采煤机向左行走如图3所示，采煤机左滚筒为前滚筒且在采煤机上部，采煤机右滚筒为后滚筒且在采煤机下部，采煤机截割滚筒“左高右低”；采煤机向右行走如图4所示，采煤机右滚筒为前滚筒且在采煤机上部，采煤机左滚筒为后滚筒且在采煤机下部，采煤机截割滚筒“左低右高”。假设采煤机从第i刀工作面端头开始行走采煤，综放工作面的22个象限按照采煤机运行时间和路径分为划分如下：其中i为进刀序号

(1)#1象限为综放工作面中间部分，采煤机按照1-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左高右低，液压支架进行跟机；

(2)#2象限为采煤机过S弯，采煤机按照2-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左高右低，液压支架进行跟机；

(3)#3象限为采煤机在工作面端尾，前滚筒割顶煤后滚筒割底煤，采煤机按照3-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左高右低进行截割端尾煤壁直至割透端尾，液压支架不跟机；

(4)#4象限为采煤机反向行走清理浮煤，割透端尾煤壁后将采煤机的两个滚筒的上下位置调换反向割煤，即前滚筒变为后滚筒割底煤，后滚筒变为前滚筒割顶煤，采煤机按照4-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左低右高向端头方向行走截割煤壁直至割透端尾煤壁，液压支架不跟机；

(5)#5象限为采煤机过S弯，采煤机按照5-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左低右高，液压支架进行跟机；

(6)#6象限为液压支架推齐，液压支架通过推溜动作使此段刮板输送机与工作面平齐，为采煤机再次进刀回割端尾煤壁做准备，采煤机按照6-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左低右高，液压支架进行跟机；

(7)7#象限为采煤机再次回割过S弯，采煤机按照7-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左高右低，液压支架进行跟机；

(8)#8象限为采煤机二次进刀回割端尾煤壁，前滚筒割顶煤后滚筒割底煤，采煤机按照8-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左高右低进行截割端尾煤壁直至割透端尾，液压支架不跟机；

(9)#9象限为采煤机二次反向走清理浮煤，割透端尾煤壁后将采煤机的两个滚筒的上下位置调换反向割煤，即前滚筒变为后滚筒割底煤，后滚筒变为前滚筒割顶煤，采煤机按照9-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左低右高向端头方向行走截割煤壁直至割透端尾煤壁，液压支架不跟机；

(10)#10象限为采煤机过S弯，采煤机按照10-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左低右高，液压支架进行跟机；

(11)#11象限为液压支架推齐，液压支架通过推溜动作使此段刮板输送机与工作面平齐，为采煤机正常截割中间段煤壁做准备，采煤机按照11-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左低右高，液压支架进行跟机；

(12)#12象限为综放工作面中间部分，采煤机按照12-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左低右高进行反向中间段截割煤壁，液压支架进行跟机；

(13)#13象限为采煤机过S弯，采煤机按照13-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左低右高，液压支架进行跟机；

(14)#14象限为采煤机在工作面端头割顶煤，前滚筒割顶煤后滚筒割底煤，采煤机按照14-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左低右高进行截割端头煤壁直至割透端头，液压支架不跟机；

(15)#15象限为采煤机反向行走清理浮煤，割透端头煤壁后将采煤机的两个滚筒的上下位置调换反向割煤，即前滚筒变为后滚筒割底煤，后滚筒变为前滚筒割顶煤，采煤机按照15-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左高右低向端尾方向行走截割煤壁直至割透端头煤壁，液压支架不跟机；

(16)#16象限为采煤机过S弯，采煤机按照16-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左高右低，液压支架进行跟机；

(17)#17象限为液压支架推齐，液压支架通过推溜动作使此段刮板输送机与工作面平齐，为采煤机再次进刀回割端头煤壁做准备，采煤机按照17-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左高右低，液压支架进行跟机；

(18)18#象限为采煤机再次回割过S弯，采煤机按照18-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左低右高，液压支架进行跟机；

(19)#19象限为采煤机二次进刀回割端头煤壁，前滚筒割顶煤后滚筒割底煤，采煤机按照19-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左低右高进行截割端头煤壁直至割透端头，液压支架不跟机；

(20)#20象限为采煤机二次反向走清理浮煤，割透端头煤壁后将采煤机的两个滚筒的上下位置调换反向割煤，即前滚筒变为后滚筒割底煤，后滚筒变为前滚筒割顶煤，采煤机按照20-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左高右低向端尾方向行走截割煤壁直至割透端头煤壁，液压支架不跟机；

(21)#21象限为采煤机过S弯，采煤机按照21-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左高右低，液压支架进行跟机；

(22)#22象限为液压支架推齐，液压支架通过推溜动作使此段刮板输送机与工作面平齐，为采煤机正常截割中间段煤壁做准备，采煤机按照22-i数据组进行截割煤壁，截割滚筒左高右低，液压支架进行跟机；

如图5所示为本发明综放工作面采煤机无示教记忆截割系统及截割方法。采煤机开启进行行走割煤时，首先根据煤矿地理信息系统(GIS,Coal Mine GeographicInformation System)中综放工作面的煤层地质数据对综放工作面采煤机无示教记忆截割参数配置截割表进行参数配置。采煤机开启，同时截割系统初始化采煤机无示教截割参数配置表，先读取工作面第n(n＝1,2,3,…)刀22个象限的数据组数据，数据读取后依次从象限#1开始进行截割第n刀煤壁直至截割至象限#22结束此刀煤壁截割。在此刀#1至#22象限截割过程中，如果某一象限(如#m象限)中采煤机运行参数异常，则根据具体工况进行参数调整修正后继续截割，并且记忆此象限数据组修正后数据(m-n数据组)，同时把其修正数据组传输至下一刀对应的此象限数据组(m-(n+1)数据组)进行更新覆盖，避免下一刀(第n+1刀)对应的此象限出现类似的采煤机运行异常情况。当前刀(第n刀)22个象限中采煤机运行结束后，进入下一刀(第n+1刀)并且记忆上一刀(第n刀)22个象限数据组数据进行截割，通过上一刀割煤统计作为新一刀割煤过程控制依据，记忆的数据包括采煤机速度、方向、左右截割滚筒高度等，无需示教而自动抽取割煤过程数据，生成下一刀22象限截割过程截割参数配置表，可人工编辑或修改，保存审核后下达到采煤机截割系统，进行采煤机自动截割或者将此截割参数配置表上传远程集控中心进行手动割煤。

如果此刀(第n+1刀)象限数据组有数据则此综放工作面没有开采完毕，采煤机继续循环#1至#22象限进行截割，工作面继续往前推进；如果此刀(第n+1刀)象限数据组无数据则完成此综采工作面开采，采煤机无示教记忆截割系统运行结束。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。