專利名稱：一種放頂煤工作面自動放煤控制系統(tǒng)及其放煤方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種放頂煤工作面自動放煤控制系統(tǒng)及其放煤方法，尤其涉及一種采用支架電液控制系統(tǒng)來實現(xiàn)無人工干預的自動放煤的控制系統(tǒng)及其放煤方法。
背景技術：
在地下開采中放頂煤工作面，由于放煤過程與刮板運輸機的載荷和速度、放頂煤煤層厚度、落煤的煤巖界面和采煤機的運行速度等多種因素相關，目前，還全部采用手動控制放煤過程，井下工人的勞動強度大、工作環(huán)境惡劣，放煤效率低。操作工人在進行放煤控制時需要觀察放煤口落煤情況，由于粉塵較大放煤口落煤情況也很難精細判斷，操作人員還需要靠聽聲音來識別是否落下巖石。為了提高放煤效率，降低工人的勞動強度，急需解決自動放煤的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)放頂煤工作面自動放煤問題，本發(fā)明提出一種依據(jù)待放煤量、運煤速度和工作面單位時間放煤量來確定放煤時間的技術方案，并通過液壓支架電液控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動放煤控制。具體技術方案為一種放頂煤工作面自動放煤控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控主機、支架控制器、傾角傳感器、 測距儀、數(shù)據(jù)采集裝置，所述測距儀和所述數(shù)據(jù)采集裝置安裝在放頂煤支架中的端頭液壓支架上，所述數(shù)據(jù)采集裝置連接放頂煤工作面的刮板運輸機；所述支架控制器與放頂煤支架的數(shù)量相同，每個放頂煤支架設置有一個所述支架控制器；所述傾角傳感器與放頂煤支架的數(shù)量相同，每個放頂煤支架的尾梁上設置有一個所述傾角傳感器；所述監(jiān)控主機安裝在井下順槽，其無線連接每個所述支架控制器；所述測距儀和所述數(shù)據(jù)采集裝置與同一放頂煤支架上的所述支架控制器電氣連接；每個傾角傳感器通過連接器與同一放頂煤支架上的所述支架控制器電氣連接。所述監(jiān)控主機為計算機、可編程序控制器和單片機中的任意一種。所述測距儀用于測量頂煤厚度。所述數(shù)據(jù)采集裝置用于采集刮板運輸機的運行參數(shù)，并通過其連接的支架控制器將所述運行參數(shù)報送到所述監(jiān)控主機。所述傾角傳感器用于測量放頂煤支架尾梁的擺動角度。上述放頂煤工作面自動放煤控制系統(tǒng)的放煤方法，包括通過數(shù)據(jù)采集裝置，采集刮板運輸機的運行參數(shù)，通過與數(shù)據(jù)采集裝置相連的支架控制器將運行參數(shù)報送到監(jiān)控主機，通過測距儀測量頂煤厚度，并通過與測距儀相連的支架控制器將頂煤厚度報送到順槽監(jiān)控主機，通過傾角傳感器測量各放頂煤支架尾梁的擺動角度，并通過與各傾角傳感器相連的支架控制器將擺動角度報送到監(jiān)控主機；監(jiān)控主機根據(jù)刮板運輸機的運行參數(shù)，確定單位時間內(nèi)允許的放煤量，并根據(jù)頂煤厚度和各房頂煤支架尾梁的擺動角度，確定允許放煤的放頂煤支架和其放煤時間；監(jiān)控主機根據(jù)確定的允許放煤的放頂煤支架和其放煤時間，給相應的放頂煤支架的支架控制器發(fā)送控制命令；接收到控制命令的放頂煤支架支架控制器根據(jù)控制命令開始對尾梁進行動作控制，傾角傳感器實時將尾梁的擺動角度反饋給支架控制器，當尾梁的擺動角度達到控制命令的要求時，支架控制器停止對尾梁進行動作控制；允許放煤的放頂煤支架的支架控制器根據(jù)控制命令開啟放煤口，按照控制命令中給定的時間進行放煤。數(shù)據(jù)采集裝置采集刮板運輸機的運行參數(shù)，并將運行參數(shù)通過支架控制器報送給監(jiān)控主機，監(jiān)控主機根據(jù)運行參數(shù)判斷刮板運輸機是否超載，如果超載，則給各放頂煤支架的支架控制器發(fā)送控制命令，關閉放煤口停止放煤。本發(fā)明的優(yōu)點在于1、放煤過程無需人工干預，可實現(xiàn)工作面自動放煤；2、通過液壓支架的支架控制器作為中轉(zhuǎn)聯(lián)系控制系統(tǒng)的處理器(監(jiān)控主機)和放煤口，由于煤礦中的液壓支架上一般都安裝有支架控制器，其減少了技術改造成本，便于在礦井中推廣；3、監(jiān)控主機設置在順槽，與支架控制器無線連接，一方面避免工作面惡劣的環(huán)境對監(jiān)控主機產(chǎn)生不良影響，另一方面避免有線連接時由于電纜斷開等問題對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生的破壞。


附圖1為本發(fā)明所述的放頂煤工作面自動放煤控制系統(tǒng)的結(jié)構簡圖。附圖標記如下1-監(jiān)控主機；2-放頂煤支架；3-刮板運輸機；4-支架控制器；5-數(shù)據(jù)采集裝置； 6-測距儀；7-傾角傳感器；8-放頂煤支架(端頭液壓支架)。
具體實施例方式參見附圖1，一種放頂煤工作面自動放煤控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控主機、支架控制器、傾角傳感器、測距儀、數(shù)據(jù)采集裝置，其中每架放頂煤支架上都設置有一個支架控制器，每架放頂煤支架的尾梁上都設置有一個傾角傳感器，每個傾角傳感器通過連接器與同一放頂煤支架上的支架控制器電氣連接，測距儀和數(shù)據(jù)采集裝置安裝在放頂煤支架中的端頭液壓支架(即兩端的放頂煤支架)上，數(shù)據(jù)采集裝置一端連接放頂煤工作面的刮板運輸機的控制機構，另一端電氣連接端頭液壓支架上的支架控制器，測距儀電氣連接端頭液壓支架上的支架控制器，優(yōu)選數(shù)據(jù)采集裝置和測距儀與支架控制器的連接方式為無線連接；監(jiān)控主機安裝在井下順槽，每個支架控制器分別與監(jiān)控主機無線連接。監(jiān)控主機為計算機、可編程序控制器和單片機中的任意一種，也可以是其它處理器裝置。測距儀用于測量頂煤厚度，其可以是任意一種已知的測距裝置。數(shù)據(jù)采集裝置用于采集刮板運輸機的運行參數(shù)，并通過其連接的支架控制器將采集的運行參數(shù)報送到監(jiān)控主機。傾角傳感器用于測量放頂煤支架尾梁的擺動角度，尾梁的擺動角度對應放煤口的大小，當擺動角度較大時，放煤口較大，當擺動角度較小時，放煤口較小。上述放頂煤工作面自動放煤控制系統(tǒng)的放煤方法，包括通過數(shù)據(jù)采集裝置，采集刮板運輸機的運行參數(shù)，通過與數(shù)據(jù)采集裝置相連的支架控制器將運行參數(shù)報送到監(jiān)控主機，通過測距儀測量頂煤厚度，并通過與測距儀相連的支架控制器將頂煤厚度報送到順槽監(jiān)控主機，通過傾角傳感器測量各放頂煤支架尾梁的擺動角度，并通過與各傾角傳感器相連的支架控制器將擺動角度報送到監(jiān)控主機，數(shù)據(jù)采集裝置、測距儀和傾角傳感器的測量或采集動作可以同時進行，也可以不同時進行，其測量或采集動作可以根據(jù)預先設定的頻率自動進行，也可以在支架控制器或監(jiān)控主機發(fā)出測量或采集命令時進行；監(jiān)控主機根據(jù)刮板運輸機的運行參數(shù)，確定單位時間內(nèi)允許的放煤量，并根據(jù)頂煤厚度和各放頂煤支架尾梁的擺動角度，即放煤口大小，確定允許放煤的放頂煤支架和其放煤時間，確定方法是本領域的公知常識，在此不予累述；監(jiān)控主機根據(jù)確定的允許放煤的放頂煤支架和其放煤時間，給相應的放頂煤支架的支架控制器發(fā)送控制命令；接收到控制命令的放頂煤支架支架控制器根據(jù)控制命令開始對尾梁進行動作控制，傾角傳感器以一定的頻率將尾梁的擺動角度(即放煤口的大小信息)反饋給支架控制器，當尾梁的擺動角度達到控制命令的要求時，支架控制器停止對尾梁進行動作控制；允許放煤的放頂煤支架的支架控制器根據(jù)控制命令開啟放煤口，按照控制命令中給定的時間進行放煤，當給定的時間結(jié)束時，循環(huán)執(zhí)行上述放煤方法，直到放煤結(jié)束。優(yōu)選數(shù)據(jù)采集裝置可以采集刮板運輸機的運行參數(shù)，并將運行參數(shù)通過支架控制器報送給監(jiān)控主機，監(jiān)控主機根據(jù)運行參數(shù)判斷刮板運輸機是否超載，如果超載，則給各放頂煤支架的支架控制器發(fā)送控制命令，關閉放煤口停止放煤。以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的具體實施方式
，但本發(fā)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(fā)明專利揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明專利的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種放頂煤工作面自動放煤控制系統(tǒng)，其特征在于包括監(jiān)控主機、支架控制器、傾角傳感器、測距儀、數(shù)據(jù)采集裝置，所述測距儀和所述數(shù)據(jù)采集裝置安裝在放頂煤支架中的端頭液壓支架上，所述數(shù)據(jù)采集裝置連接放頂煤工作面的刮板運輸機；所述支架控制器與放頂煤支架的數(shù)量相同，每個放頂煤支架設置有一個所述支架控制器；所述傾角傳感器與放頂煤支架的數(shù)量相同，每個放頂煤支架的尾梁上設置有一個所述傾角傳感器；所述監(jiān)控主機安裝在井下順槽，其無線連接每個所述支架控制器；所述測距儀和所述數(shù)據(jù)采集裝置與同一放頂煤支架上的所述支架控制器電氣連接；每個傾角傳感器通過連接器與同一放頂煤支架上的所述支架控制器電氣連接。
2.如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控主機為計算機、可編程序控制器和單片機中的任意一種。
3.如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述測距儀用于測量頂煤厚度。
4.如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集裝置用于采集刮板運輸機的運行參數(shù)，并通過其連接的支架控制器將所述運行參數(shù)報送到所述監(jiān)控主機。
5.如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述傾角傳感器用于測量放頂煤支架尾梁的擺動角度。
6.使用如權利要求1-5其中任一所述放頂煤工作面自動放煤控制系統(tǒng)的放煤方法，其特征在于通過數(shù)據(jù)采集裝置，采集刮板運輸機的運行參數(shù)，通過與數(shù)據(jù)采集裝置相連的支架控制器將運行參數(shù)報送到監(jiān)控主機，通過測距儀測量頂煤厚度，并通過與測距儀相連的支架控制器將頂煤厚度報送到順槽監(jiān)控主機，通過傾角傳感器測量各放頂煤支架尾梁的擺動角度，并通過與各傾角傳感器相連的支架控制器將擺動角度報送到監(jiān)控主機；監(jiān)控主機根據(jù)刮板運輸機的運行參數(shù)，確定單位時間內(nèi)允許的放煤量，并根據(jù)頂煤厚度和各放頂煤支架尾梁的擺動角度，確定允許放煤的放頂煤支架和其放煤時間；監(jiān)控主機根據(jù)確定的允許放煤的放頂煤支架和其放煤時間，給相應的放頂煤支架的支架控制器發(fā)送控制命令；接收到控制命令的放頂煤支架支架控制器根據(jù)控制命令開始對尾梁進行動作控制，傾角傳感器實時將尾梁的擺動角度反饋給支架控制器，當尾梁的擺動角度達到控制命令的要求時，支架控制器停止對尾梁進行動作控制；允許放煤的放頂煤支架的支架控制器根據(jù)控制命令開啟放煤口，按照控制命令中給定的時間進行放煤。
7.根據(jù)權利要求6所述的放煤方法，其特征在于，數(shù)據(jù)采集裝置采集刮板運輸機的運行參數(shù)，并將運行參數(shù)通過支架控制器報送給監(jiān)控主機，監(jiān)控主機根據(jù)運行參數(shù)判斷刮板運輸機是否超載，如果超載，則給各放頂煤支架的支架控制器發(fā)送控制命令，關閉放煤口停止放煤。
全文摘要
一種放頂煤工作面自動放煤控制系統(tǒng)及其放煤方法，包括監(jiān)控主機、支架控制器、傾角傳感器、測距儀、數(shù)據(jù)采集裝置，測距儀和數(shù)據(jù)采集裝置安裝在放頂煤支架中的端頭液壓支架上，數(shù)據(jù)采集裝置連接放頂煤工作面的刮板運輸機；支架控制器與放頂煤支架的數(shù)量相同，每個放頂煤支架設置有一個支架控制器；傾角傳感器與放頂煤支架的數(shù)量相同，每個放頂煤支架的尾梁上設置有一個傾角傳感器；監(jiān)控主機安裝在井下順槽，其無線連接每個支架控制器；測距儀和數(shù)據(jù)采集裝置與同一放頂煤支架上的支架控制器電氣連接；每個傾角傳感器通過連接器與同一放頂煤支架上的支架控制器電氣連接。
文檔編號E21D23/16GK102493827SQ201110388729
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權日2011年11月30日
發(fā)明者牛劍峰 申請人:北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司