全液压双层结构可避障自动打眼方法技术

本发明专利技术提供一种全液压双层结构可避障自动打眼方法，该方法及设备基于机架，及布置于机架上方的钻具总成、高清摄像机、液压系统和电控系统，电控系统分别连接并控制高清摄像机和液压系统。钻具总成包括升降平台、滑动连接于升降平台的钻具、固定于升降平台并推动钻具滑动的推拉组件，钻具的钻杆垂直于钻具的滑动方向；高清摄像机固定于钻具；电控系统包括PLC电控箱、监测钻具中钻杆钻进压力的压力传感器、检测钻具中钻杆位移量的位移传感器，压力传感器和位移传感器分别连接PLC电控箱。本发明专利技术适合在含有坚硬硫化铁结核石的薄煤层综采工作面打眼、自动识别煤层中已揭露和未揭露的结核石实现避障，高效完成炮采工作面的快速、高效打眼。

Hydraulic double structure automatic obstacle avoidance method and drilling equipment

The invention provides a hydraulic double structure obstacle avoidance method and automatic drilling equipment, and equipment based on the rack, and the rack is arranged on the drill assembly, high-definition camera, hydraulic system and electric control system, electric control system and control are respectively connected with high-definition camera and hydraulic system. The drill assembly comprises a lifting platform, slidably connected to the lifting platform and tool, fixed on the lifting platform and push the push and pull the sliding drill assembly, drill drill drill pipe perpendicular to the sliding direction; HD camera is fixed on the drilling tool; the electric control system comprises a PLC control box, monitoring the displacement of drill pipe pressure sensor, displacement sensor detection tool in the amount of drilling pressure, pressure sensor and the displacement sensor are respectively connected to the PLC electric control box. The invention is suitable for fully mechanized mining face in thin coal seam with hard drilling, pyrites and stone coal have been exposed and automatic identification of uncovered tuberculosis stone to achieve obstacle avoidance, efficient completion of blasting mining face rapid and efficient drilling.

【技术实现步骤摘要】
全液压双层结构可避障自动打眼方法及设备
本专利技术涉及薄煤层综采工作面的打眼作业，具体地说是一种全液压双层结构可避障自动打眼方法及设备。
技术介绍
薄煤层采煤工作面因煤层厚度受限，对综采机械化采煤的三机配套要求极高，但是16煤（平均厚度1.2m）含有零星分布不规律的极其坚硬的硫化铁结核石，对薄煤层综合机械化提出了更加严苛的要求。目前通常使用的综采工作面采煤机受限于整机外形尺寸及截割功率的限制，遇到硫化铁结核石时无法直接截割破碎，强行截割破碎对设备损伤严重且存在较大的安全隐患，需要人工在工作面进行局部打眼放炮，消除硫化铁结核石的影响。现在，煤矿采煤生产中基本使用煤电钻、风煤钻、乳化液钻机进行打眼，受制于薄煤层采煤工作面空间闲置，高度超过1.3米的打眼设备也无法作业。由于薄煤层炮采工作面需要大量的人工打眼，在打眼过程中遇到煤层内部的硫化铁结核石时钻机也无法打眼，一处地点工作结束该工作不仅工人劳动强度较大，占用人员多，效率低下，另一方面，设备需要人工移动，增加了工作量，而且在工作面前没有完整支护的情况下打眼也存在一定的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是解决薄煤层炮采工作面或含有坚硬结核石的薄煤层工作面人工打眼问题，提供一种全液压双层结构可避障自动打眼方法及设备，通过在工作面自动行走、定位、识别进而实现避障打眼作业，完全代替现有的人工打眼，降低工人劳动强度，提高打眼作业安全性，弥补各种钻具打眼作业的不足。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：全液压双层结构可避障自动打眼方法，该方法基于一个具有行走系统的机架，机架的侧部对称布置有用于临时支护的可调立柱；以及布置于机架上方的钻具总成、高清摄像机、液压系统和电控系统；液压系统为钻具总成提供动力源，电控系统分别连接并控制高清摄像机和液压系统；其中，钻具总成包括升降平台、滑动连接于升降平台的钻具、固定于升降平台并推动钻具滑动的推拉组件，钻具的钻杆垂直于钻具的滑动方向；高清摄像机固定于钻具，且高清摄像机的摄像端口正对工作面煤壁；电控系统包括PLC电控箱、安装在钻具内部用于监测钻具中钻杆钻进压力的压力传感器、安装在钻具侧部用于检测钻具中钻杆位移量的位移传感器，压力传感器和位移传感器分别由PLC电控箱进行控制；该方法的打眼步骤包括：1）在电控系统中设定压力值、压力变化率和位移量，启动行走系统，将机架移动至综采工作面，使钻具的钻杆正对需要打眼的工作面，同时，可调立柱临时支护工作区域，高清摄像机的摄像端口正对工作面煤壁；2）高清摄像机采集工作面煤壁的图像信息，并进一步将信息传递至电控系统，电控系统的PLC电控箱控制液压系统给钻具总成提供动力源，钻具进行平移或升降运动，以使其钻杆避开暴露在工作面的坚硬结核石；3）钻具进行打眼作业：当压力传感器和位移传感器的检测数值小于电控系统的设定值时，打眼作业正常进行；当压力传感器和位移传感器的检测数值均大于电控系统的设定值、或者高清摄像机采集的图像信息中有正对钻杆的坚硬结核石时，打眼作业停止进行。该方法中选用的行走系统为履带式结构，沿着行走系统的履带等间距的布置有多个磁钢，磁钢一侧布置有一个连接电控系统的行走传感器。当一次打眼作业完成后，通过行走系统移动机架，通过行走传感器检测每个磁钢的时间来计算机架的行走长度，并传递至电控系统，以准确到达下一个需要打眼的位置。在该打眼方法中，钻具总成的数量为至少两个，至少两个钻具总成位于两个不同高度的水平面内，每个钻具总成分别与液压系统相连，每个钻具总成上分别安装着高清摄像机；当其中一个高清摄像机采集到暴露或隐藏在工作面的坚硬结核石时，与该高清摄像机相对的钻具停止打眼作业，其他钻具正常进行打眼作业，实现了钻具的高效打眼。基于上述全液压双层结构可避障自动打眼方法，本专利技术还提供一种全液压双层结构可避障自动打眼设备，其结构包括机架，以及布置于机架上方的钻具总成、高清摄像机、液压系统和电控系统，液压系统为钻具总成提供动力源，电控系统分别连接并控制高清摄像机和液压系统。在现有结构基础上，对此进行改进，为了对打眼的高度进行调节，钻具总成包括升降平台、滑动连接于升降平台的钻具、固定于升降平台并推动钻具滑动的推拉组件，钻具的钻杆垂直于钻具的滑动方向；同时，为了对需要打眼的炮采工作面进行图像采集以实现打眼避障，高清摄像机固定于钻具，且高清摄像机的摄像端口正对工作面煤壁；电控系统包括PLC电控箱、安装在钻具内部用于监测钻具中钻杆钻进压力的压力传感器、安装在钻具侧部用于检测钻具中钻杆位移量的位移传感器，压力传感器和位移传感器分别由PLC电控箱进行控制。在上述结构的基础上，所涉及机架的下方还布置有辅助行走的行走系统，电控系统与行走系统之间通过有线或无线方式相连。行走系统为履带式结构，行走系统的履带表面布置有多个磁钢和一个行走传感器，多个磁钢沿着履带的前进方向等间距排列，行走传感器位于多个磁钢的侧部。行走中，PLC电控箱通过行走传感器检测每个磁钢的时间来计算行走距离，以使钻具到达下一个需要打眼的位置。在上述结构的基础上，所涉及钻具总成的数量为至少两个，每个钻具总成分别连接液压系统；至少两个钻具总成平行设置，至少一个钻具总成布置于机架的侧部，至少一个钻具总成布置于机架的中部，且布置于机架侧部的钻具总成低于布置于机架中部的钻具总成，通过将钻具布置于不同的高度位置，在炮采工作面的不同高度进行同时打眼，满足实际打眼需求。优选，所涉及钻具总成的数量为四个，其中两个钻具总成对称布置于机架的侧部，剩余两个钻具总成对称布置于机架的中部。在上述结构的基础上，所涉及的升降平台包括水平布置的平台本体、以及位于平台本体下方的至少一个升降油缸，升降油缸竖直放置，升降油缸向下固定于机架，升降油缸向上固定于平台本体。在实际使用中，为了保证平台本体的升降稳定性，在尽可能降低成本的情况下，可以选择同时升降的两个或三个升降油缸。进一步的，推拉组件选用移动油缸，移动油缸与液压系统相连，移动油缸向下固定于升降平台，移动油缸的伸缩端向外水平延伸并固定于钻具。在上述结构的基础上，为了对炮采工作面进行支护，机架的侧部对称布置有与液压系统相连的升降支柱，升降支柱选用竖直放置的双侧液压支柱，双侧液压支柱的顶端布置有固定压力传感器，所述固定压力传感器由PLC电控箱进行控制。本专利技术的全液压双层结构可避障自动打眼方法及设备与现有技术相比所产生的有益效果是：1）本专利技术的可避障自动打眼方法及设备基于高度和水平位移可调节的钻具总成，以方便对炮采工作面的不同高度进行打眼，还基于能对炮采工作面进行图像采集的高清摄像机，以及连接液压系统和高清摄像机的电控系统，再加上行走系统和升降支柱，实现了打眼和自动避障，完全代替现有的人工打眼，降低了工人劳动强度，提高了打眼效率，对炮采工作面进行了临时支护，提高了打眼作业的安全性，弥补了各种钻具打眼作业的不足；2）本专利技术的可避障自动打眼方法及设备适合各种厚度薄煤层，尤其是含有坚硬硫化铁结核石的薄煤层综采工作面打眼、自动识别煤层中已揭露的和未揭露的结核石实现避障，高效完成薄煤层炮采工作面或综采面局部快速高效打眼。附图说明附图1是本专利技术打眼设备的结构示意图；附图2是图1的结构俯视图。图中各标号表示：1、双侧液压支柱，2、钻具，3、高清摄像机，4、移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
全液压双层结构可避障自动打眼方法，该方法基于一个具有行走系统的机架，机架的侧部对称布置有用于临时支护的可调立柱；以及布置于机架上方的钻具总成、高清摄像机、液压系统和电控系统；所述液压系统为钻具总成提供动力源，所述电控系统分别连接并控制高清摄像机和液压系统；其特征在于，该方法基于的钻具总成包括升降平台、滑动连接于升降平台的钻具、固定于升降平台并推动钻具滑动的推拉组件，所述钻具的钻杆垂直于钻具的滑动方向；所述高清摄像机固定于钻具，且高清摄像机的摄像端口正对工作面煤壁；所述电控系统包括PLC电控箱、安装在钻具内部用于监测钻具中钻杆钻进压力的压力传感器、安装在钻具侧部用于检测钻具中钻杆位移量的位移传感器，所述压力传感器和位移传感器分别由PLC电控箱进行控制；该方法的打眼步骤包括：1）在电控系统中设定压力值、压力变化率和位移量，启动行走系统，将机架移动至综采工作面，使钻具的钻杆正对需要打眼的工作面，同时，可调立柱临时支护工作区域，高清摄像机的摄像端口正对工作面煤壁；2）高清摄像机采集工作面煤壁的图像信息，并进一步将信息传递至电控系统，电控系统的PLC电控箱控制液压系统给钻具总成提供动力源，钻具进行平移或升降运动，以使其钻杆避开暴露在工作面的坚硬结核石；3）钻具进行打眼作业：当压力传感器和位移传感器的检测数值小于电控系统的设定值时，打眼作业正常进行；当压力传感器和位移传感器的检测数值均大于电控系统的设定值、或者高清摄像机采集的图像信息中有正对钻杆的坚硬结核石时，打眼作业停止进行。...

【技术特征摘要】
1.全液压双层结构可避障自动打眼方法，该方法基于一个具有行走系统的机架，机架的侧部对称布置有用于临时支护的可调立柱；以及布置于机架上方的钻具总成、高清摄像机、液压系统和电控系统；所述液压系统为钻具总成提供动力源，所述电控系统分别连接并控制高清摄像机和液压系统；其特征在于，该方法基于的钻具总成包括升降平台、滑动连接于升降平台的钻具、固定于升降平台并推动钻具滑动的推拉组件，所述钻具的钻杆垂直于钻具的滑动方向；所述高清摄像机固定于钻具，且高清摄像机的摄像端口正对工作面煤壁；所述电控系统包括PLC电控箱、安装在钻具内部用于监测钻具中钻杆钻进压力的压力传感器、安装在钻具侧部用于检测钻具中钻杆位移量的位移传感器，所述压力传感器和位移传感器分别由PLC电控箱进行控制；该方法的打眼步骤包括：1）在电控系统中设定压力值、压力变化率和位移量，启动行走系统，将机架移动至综采工作面，使钻具的钻杆正对需要打眼的工作面，同时，可调立柱临时支护工作区域，高清摄像机的摄像端口正对工作面煤壁；2）高清摄像机采集工作面煤壁的图像信息，并进一步将信息传递至电控系统，电控系统的PLC电控箱控制液压系统给钻具总成提供动力源，钻具进行平移或升降运动，以使其钻杆避开暴露在工作面的坚硬结核石；3）钻具进行打眼作业：当压力传感器和位移传感器的检测数值小于电控系统的设定值时，打眼作业正常进行；当压力传感器和位移传感器的检测数值均大于电控系统的设定值、或者高清摄像机采集的图像信息中有正对钻杆的坚硬结核石时，打眼作业停止进行。2.根据权利要求1所述的全液压双层结构可避障自动打眼方法，其特征在于,该方法中选用的行走系统为履带式结构，沿着行走系统的履带等间距的布置有多个磁钢，磁钢一侧布置有一个连接电控系统的行走传感器；当一次打眼作业完成后，通过行走系统移动机架，通过行走传感器检测每个磁钢的时间来计算机架的行走长度，并传递至电控系统，以准确到达下一个需要打眼的位置。3.根据权利要求1所述的全液压双层结构可避障自动打眼方法，其特征在于,钻具总成的数量为至少两个，至少两个钻具总成位于两个不同高度的水平面内，每个钻具总成分别与液压系统相连，每个钻具总成上分别安装着高清摄像机；当其中一个高清摄像机采集到暴露或隐藏在工作面的坚硬结核石时，与该高清摄像机相对的钻具停止打眼作业，其他钻具正常进行打眼作业。4.全液压双层结构可避障自动打眼设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宗国，周树志，南锦玉，吴国栋，张兆营，夏文营，李强，谢国文，褚子祯，李涛，孙光灿，何树超，
申请(专利权)人：山东省田庄煤矿，
类型：发明
国别省市：山东,37