一種綜采工作面偽斜自動控制系統的制作方法
【專利摘要】一種綜采工作面偽斜自動控制系統，包括刮板運輸機、液壓支架、支架控制器、激光定位傳感器、激光測距儀、角度傳感器和調斜千斤頂，刮板運輸機由多節溜槽順次連接而成，每節溜槽連接一架液壓支架的推移桿；激光定位傳感器、激光測距儀和角度傳感器通過連接器與支架控制器相連；調斜千斤頂一端固定在刮板輸送機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。本發明通過激光定位信號解決了液壓支架在推移過程中的定位與姿態控制問題，實現了液壓支架與刮板運輸機保持垂直關系，使其液壓支架在推溜過程中對刮板運輸機產生的分力與刮板運輸機和液壓支架重量產生的分量抵消，從而解決了工作面設備上串下滑的問題。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種綜采工作面偽斜自動控制系統，尤其涉及一種具有傾角的工作面 解決工作面設備調直和上串下滑問題的方法與控制系統。 一種綜采工作面偽斜自動控制系統
【背景技術】
[0002] 綜采工作面由多臺液壓支架在工作面依次排列而成，實現對工作面頂板的支撐和 對刮板運輸機的遷移。工作面的液壓支架是由刮板運輸機弱約束的浮動系統，在工作面推 移過程中，由于液壓支架與刮板運輸機通過銷耳連接，存在間隙，導致推移動作過程中存在 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，多次操作由設備配合 造成的誤差和傳感器精度造成的誤差積累，最終導致工作面液壓支架和刮板運輸機彎曲不 直，直接影響割煤效果。在具有傾角的綜采工作面，由于刮板運輸機在推移過程中，會產生 一個向下的下滑力，導致刮板運輸機整體下滑。由于為了實現工作面的正常運轉，工作面的 刮板運輸機、液壓支架應保持運行姿態，即工作面在推移后應基本處于同一直線上。同時， 在采煤過程中，刮板運輸機是采煤機運行的軌道，所以在工作面液壓支架的直線度是保證 刮板運輸機直線度的前提，最終為了在其上的采煤機達到良好的割煤效果。
[0003] 目前，液壓支架手動系統工作面全部靠人工進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的工作面由于控制系統傳感器誤差和銷耳誤差積累，以及液 壓系統反饋滯時等問題，綜采工作面設備調直操作多數還是以人工電控操作為主要手段， 對于大傾角工作面設備上串下滑更是需要操作人員根據現場情況來做具體判斷后進行人 工手動控制，且現有技術中，直線度的控制基本依靠行程傳感器的推移行程來判定，沒有一 套校驗反饋機制，一旦行程傳感器發生故障，很使各液壓支架和刮板運輸機的直線度發生 較大偏差，給工作面的正常采掘工作帶來嚴重的影響。上串下滑沒有相關的電控系統解決 方案及其配套產品，設備下滑嚴重的，容易造成擠架嚴重，輸送機機頭過短造成輸送機卸煤 不暢，在機頭形成堆煤現象，嚴重時可能造成輸送機將轉載機推至運巷外幫煤壁，致使端頭 安全出口堵塞，還會帶來井下事故，
[0004] 為此，本領域急需研制一種安全可靠的綜采工作面偽斜自動控制系統以解決大傾 角綜采工作面用上串下滑和直線度控制等問題，實現工作面偽斜自動控制系統。
【發明內容】
[0005] 為解決上述問題，本發明提出一種綜采工作面偽斜自動控制系統，包括刮板運輸 機、液壓支架、支架控制器、激光定位傳感器、激光測距儀、角度傳感器和調斜千斤頂，所述 刮板運輸機由多節溜槽順次連接而成，每節溜槽連接一架液壓支架的推移桿；所述激光定 位傳感器、激光測距儀和角度傳感器通過連接器與支架控制器相連；所述調斜千斤頂一端 固定在刮板輸送機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] 優選所述激光定位傳感器安裝在液壓支架上，共配置兩個，其中一個用于工作面 液壓支架之間定位，另外一個激光定位器的接收和發送端分別安裝在液壓支架和其連接的 溜槽上，用于檢測液壓支架和刮板運輸機在移動過程中的相對位置，并液壓支架在推移過 程中使刮板運輸機和液壓支架推移桿保持垂直關系，進行工作面刮板運輸機的姿態控制。
[0007] 優選所述激光測距儀安裝在工作面端頭的液壓支架上，通過支架控制器取得激光 測距儀測量的端頭液壓支架到順槽巷道煤壁的距離，依據該距離的變化量來判斷工作面設 備的下滑量。
[0008] 優選所述角度傳感器安裝在工作面端頭的液壓支架上，依據所述激光測距儀測量 的所述距離，計算工作面需要設定的偽斜角度和偽斜量，并通過支架控制器對液壓支架的 姿態進行調整控制。
[0009] 使用上述綜采工作面偽斜自動控制系統，包括
[0010] ①端頭支架上安裝角度傳感器，測量工作面的傾角，并根據傾角的大小，確定工作 面偽斜角度，即將工作面排布成斜的，以便在液壓支架推移時產生一個向上的分力，以克服 由于工作面的傾角液壓支架和刮板運輸機在推移時產生的下滑分力，以解決工作面液壓支 架和刮板運輸機的下滑，按照計算值和測量值，依靠調架千斤頂進行液壓支架角度調整。 [0011] ②工作面完成移架的液壓支架上的激光定位傳感器發射激光，為未移架的液壓支 架提供移架到位的位置標準，執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，當到達與已經完成移架的液壓支架相對齊的位置時，停止移架，從而實現工作面液壓支 架的直線度控制。
[0012] ③工作面在執行推溜時，需要打開調斜千斤頂，保持液壓支架與刮板運輸機保持 垂直關系，以保證按照工作面調斜角度進行偽斜量控制，在執行移架過程中，應使用調架千 斤頂對液壓支架移架過程結束后的姿態進行控制，以保證液壓支架與刮板運輸機基本保持 垂直狀態。
[0013] ④工作面液壓支架依次、重復執行推移過程，從而解決工作面的連續推進過程中 上串下滑，直線度控制的問題。
[0014] ⑤端頭支架上通過激光測距儀測量端頭支架與巷道煤壁的間隙，由此來判斷工作 面設備的下滑量，同時調整偽斜量，防止工作面設備的繼續下滑。
[0015] 本發明的優點在于：通過激光定位信號解決了液壓支架在推移過程中的定位與姿 態控制問題，依據工作面的傾角自動控制工作面的偽斜量，依據激光定位器，以已經完成移 架的液壓支架為參照物，實現液壓支架移架過程的精確定位，從而實現了工作面直線度控 制；通過激光定位傳感器實現了液壓支架與刮板運輸機保持垂直關系，使其液壓支架在推 溜過程中對刮板運輸機產生的向上分力與刮板運輸機和液壓支架重量產生的下滑分量抵 消，從而有效的解決了工作面設備上串下滑的問題。系統具有自動控制，結構簡單，精度高， 可靠性高，安裝、維護、使用方便等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 附圖1為偽斜控制的工作面示意圖；
[0017] 附圖2為本發明所述帶有激光定位傳感器的工作面液壓支架與刮板運輸機的結 構圖；
[0018] 附圖3為本發明所述綜采工作面偽斜自動控制系統中工作面液壓支架組連接關 系工作原理示意圖。
[0019] 附圖標記如下：1-刮板運輸機；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-激光測距儀。
【具體實施方式】
[0020] 參見附圖1-3,其描述了根據本發明所述綜采工作面偽斜自動控制系統的一個優 選實施例，在本實施例中，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 面布置成一個平行四邊形，通過工作面的偽斜控制刮板輸送機上竄下滑，隨著工作面的逐 步推進，各液壓支架推動前方的刮板運輸機順次前移。液壓支架上安裝有支架控制器和激 光定位傳感器，支架控制器進行本架的推移架動作等基本操作，并可以與其它支架控制器 進行通訊，發送和接收數據信息，支架控制器與激光定位傳感器通過連接器連接，支架控制 器可以控制激光定位傳感器接收和發送信號，激光定位傳感器安裝在液壓支架立柱上和兩 柱之間以及刮板運輸機上，為避免激光定位傳感器脫落并保證激光信號的清晰穩定，優選 激光定位傳感器通過連接鋼圈固定在液壓支架的前立柱上，其信號收發窗口通過鋼桿伸 出，并保證其信號收發窗口處于液壓支架的頂板以下。激光定位傳感器包括發射單元和接 收單元，發射單元發射激光信號，激光信號優選為光柵信號，接收單元接收激光信號，支架 控制器通過連接單元連接激光定位傳感器，可以通過命令來選擇進行信號發送或接收，接 收單元均為多組陣列式，即由多個激光接收器組成激光信號接收的矩陣，接收激光光柵信 號，以控制液壓支架的移架，并依據激光接收信號在接收陣列中的位置，確認是否到位或超 出，以較好的控制液壓支架的移架位置，從而達到工作面直線度的精細化控制。
[0021] 通過這種設置方式，在完成移架的液壓支架兩端頭支架上，通過支架控制器開啟 激光定位傳感器的激光發射器發出液壓支架移架定位激光信號，正在執行移架的支架控制 器打開激光定位傳感器的激光接收器，隨時檢測移架激光定位信號，當支架控制器檢測到 移架激光定位信號時，停止移架動作，并將已經不在完成移架邊緣的液壓支架關閉激光定 位傳感器的激光發射器，完成移架的打開激光定位傳感器的激光發射器，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。
[0022] 對于實現跟機自動化控制的液壓支架，可能會由于采煤機速度較快，液壓支架會 出現多架移架的現象，這樣需要按照移架行程進行激光信號的順序控制，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首先結束移架過程，并立即打開移架激光 定位傳感器的激光發射器，為其他未完成移架的液壓支架提供移架定位激光信號。
[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行移架，直 到本工作面所有液壓支架移架完成，此時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比較好的直線度。在液壓支架移架過程 中還要使液壓支架與刮板運輸機保持垂直關系，為此，依賴在液壓支架上和對應的刮板運 輸機上安裝的激光定位傳感器，進行垂直方向上的調整，通過液壓支架的調架機構完成在 移架過程中，液壓支架與刮板運輸機上激光信號對位，確保液壓支架移架過程中及移架結 束后都保持與刮板運輸機垂直，這樣可以保證在液壓支架推溜時可以按照計算好的向上分 力與刮板運輸機和液壓支架設備自重產生的下滑力相抵消，以解決工作面設備在推移過程 中的上串下滑。采用在端頭支架上安裝激光測距儀測量端頭支架與巷道煤壁的間隙，由此 來判斷工作面設備的下滑量，同時調整偽斜量，防止工作面設備的繼續下滑。
[0024] 具體而言，使用上述綜采工作面偽斜自動控制系統，可以包括下列步驟：
[0025] ①端頭支架上安裝角度傳感器，測量工作面的傾角，并根據傾角的大小，確定工作 面偽斜角度，即將工作面排布成斜的，以便在液壓支架推移時產生一個向上的分力，以克服 由于工作面的傾角液壓支架和刮板運輸機在推移時產生的下滑分力，以解決工作面液壓支 架和刮板運輸機的下滑，按照計算值和測量值，依靠調架千斤頂進行液壓支架角度調整。
[0026] ②工作面完成移架的液壓支架上的激光定位傳感器發射激光，為未移架的液壓支 架提供移架到位的位置標準，執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，當到達與已經完成移架的液壓支架相對齊的位置時，停止移架，從而實現工作面液壓支 架的直線度控制。
[0027] ③工作面在執行推溜時，需要打開調斜千斤頂，保持液壓支架與刮板運輸機保持 垂直關系，以保證按照工作面調斜角度進行偽斜量控制，在執行移架過程中，應使用調架千 斤頂對液壓支架移架過程結束后的姿態進行控制，以保證液壓支架與刮板運輸機基本保持 垂直狀態。
[0028] ④工作面液壓支架依次、重復執行推移過程，從而解決工作面的連續推進過程中 上串下滑，直線度控制的問題。
[0029] ⑤端頭支架上通過激光測距儀測量端頭支架與巷道煤壁的間隙，由此來判斷工作 面設備的下滑量，同時調整偽斜量，防止工作面設備的繼續下滑。
[0030] 其中控制上竄下滑的具體方法如下：
[0031] 端頭支架依據角度傳感器測量的工作面走向傾角，確定控制偽斜量，并進行端頭 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備走向，控制相應的激光定位傳 感器發射單元發出激光定位信號，為相近的準備移架的液壓支架提供移架位置信號；
[0033] 準備移架的液壓支架在移架過程中不斷的檢測水平和垂直激光定位傳感器激光 位置接收信號，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程中對刮板運輸機產生的向上分力，使其與由于刮板運輸機和液 壓支架設備自重產生的下滑力相抵消，使其處于平衡狀態，從而解決工作面設備的上串下 滑，實現工作面直線度控制；
[0034] 重復上述步驟，可以使工作面保持運行姿態，實現工作面的連續生產作業。
[0035] 以上所述，僅為本發明專利較佳的【具體實施方式】，但本發明專利的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明專利揭露的技術范圍內，可輕易想到 的變化或替換，都應涵蓋在本發明專利的保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種綜采工作面偽斜自動控制系統，包括刮板運輸機、液壓支架、支架控制器、激光 定位傳感器、激光測距儀、角度傳感器和調斜千斤頂，其特征在于：所述刮板運輸機由多節 溜槽順次連接而成，每節溜槽連接一架液壓支架的推移桿；所述激光定位傳感器、激光測距 儀和角度傳感器通過連接器與支架控制器相連；所述調斜千斤頂一端固定在刮板輸送機下 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. 如權利要求1所述的綜采工作面偽斜自動控制系統，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，其中一個用于工作面液壓支架之間定位，另外一個激 光定位器的接收和發送端分別安裝在液壓支架和其連接的溜槽上，用于檢測液壓支架和刮 板運輸機在移動過程中的相對位置，并液壓支架在推移過程中使刮板運輸機和液壓支架推 移桿保持垂直關系，進行工作面刮板運輸機的姿態控制。
3. 如權利要求1或2所述的綜采工作面偽斜自動控制系統，其特征在于：所述激光測 距儀安裝在工作面端頭的液壓支架上，通過支架控制器取得激光測距儀測量的端頭液壓支 架到順槽巷道煤壁的距離，依據該距離的變化量來判斷工作面設備的下滑量。
4. 如權利要求3所述的綜采工作面偽斜自動控制系統，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，依據所述激光測距儀測量的所述距離，計算工作面需要 設定的偽斜角度和偽斜量，并通過支架控制器對液壓支架的姿態進行調整控制。
【文檔編號】E21D9/12GK104100277SQ201410373013
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年8月1日 優先權日:2014年8月1日
【發明者】牛劍峰, 李俊士, 劉清 申請人:北京天地瑪珂電液控制系統有限公司