用于采煤的采掘刀具控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及采煤技术领域，尤其涉及一种用于采煤的采掘刀具控制系统及控制方法，包括采掘刀具、震动采集模块、震动分析模块和刀具控制模块，通过设置有采掘刀具对综采工作面的采煤层出现夹矸时进行水切，避免采煤刀具与坚硬夹矸接触产生磨损和损坏，一方面，降低刀具的磨损程度，另一方面，通过在水切时调整采煤厚度，避免在水切时直接切除夹矸造成的水切效率低以及夹矸被切割后混合在煤块中需要额外分拣，本发明专利技术通过避免在刀具切割和水切割中切割夹矸从而保证了采煤刀具的使用寿命，避免刀具存在的易损坏问题。存在的易损坏问题。存在的易损坏问题。

【技术实现步骤摘要】
用于采煤的采掘刀具控制系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及采煤
，尤其涉及一种用于采煤的采掘刀具控制系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]夹矸又称夹石层，是夹在煤层之中的其他岩层，夹矸多为泥质岩、粘土岩、高岭石粘土岩、炭质泥岩或砂岩，夹矸常成层状、似层状或凸镜状，夹矸的存在使煤层结构复杂化，给开采带来一定困难，并使煤的灰分增高，降低煤的质量。夹矸常成层状、似层状或凸镜状。夹矸的存在使煤层结构复杂化，给开采带来一定困难，并使煤的灰分增高，降低煤的质量。
[0003]中国专利公开号CN105952456B公开了一种自适应磨料浆体射流开采系统，采用单片机、电磁阀、变频器等元件，控制滚筒割煤机和磨料浆体射流系统密切配合，实现对复杂地质构造薄煤层的高效开采；该专利技术提出的一种自适应磨料浆体射流系统采用单片机接收滚筒上的截割力信号，自动调节变频器和电磁阀，控制磨料浆体射流系统压力的升降及磨料浆体的开关，从而实现高压磨料浆体射流在滚筒破碎夹矸前切缝，低压纯水射流在滚筒开采煤层时降尘的自动化，并有效解决薄煤层开采中狭小空间内“小机身、大功率”的矛盾，提高薄煤层开采效率，降低刀具磨损。
[0004]上述技术方案中，通过采集滚筒上的截割力信号判断是否进行高压磨料浆体射流在滚筒破碎夹矸前切缝，此时，刀具已与夹矸接触产生强阻力造成刀具的加速磨损或损坏。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术提供一种用于采煤的采掘刀具控制系统及控制方法，用以克服现有技术中由于采煤过程中的夹矸导致的采煤道具易磨损或损坏的问题。
[0006]为实现上述目的，一方面，本专利技术提供一种用于采煤的采掘刀具控制系统，包括：
[0007]采掘刀具，其设置在采煤机上，用于对采煤的综采工作面进行切割以获取煤料，包括对综采工作面进行刀具切割的物理刀具单元和对综采工作面进行水切割的水刀单元；
[0008]震动采集模块，其与综采工作面相连，用以采集所述采掘刀具在切割过程中综采工作面的震动信息；
[0009]震动分析模块，其与所述震动采集模块相连，用以通过获取的震动信息预测刀具行进过程中是否出现夹矸，并根据所述震动信息判断夹矸出现的位置；
[0010]刀具控制模块，其分别与所述采掘刀具、震动采集模块以及所述震动分析模块相连，用以根据震动分析模块的分析结果控制刀具的在综采工作面的采煤厚度，并根据夹矸出现的位置控制水刀单元的液流喷射角度，以使夹矸脱离综采工作面。
[0011]进一步地，所述水切割单元设置在所述物理刀具单元上，用以通过高压射流切割煤层，包括：
[0012]高压喷射组件，其设置在所述物理刀具单元与综采工作面接触的一端，用以喷射高压液流切割煤层；
[0013]角度调节组件，其与所述高压喷射组件连接，用以控制高压液流的喷射方向。
[0014]进一步地，所述震动采集模块设置有若干震动采集器，震动采集器设置在所述综采工作面的端部，并以设定的纵向间隔垂直排列在与所述采掘刀具的工作路线两端，用以接收所述采掘刀具工作时综采工作面的震动信息；
[0015]其中，所述震动信息包括震动幅度和震动频率，所述震动采集器的数量不小于三个。
[0016]进一步地，所述震动分析模块根据所述采掘刀具的工作方向将设置在采掘刀具的工作路线两端的若干震动采集器进行分类，并将位于采掘刀具的工作起始方向的各震动采集器记为反射端采集器，将位于采掘刀具的工作终止方向的各震动采集器记为接收端采集器；
[0017]所述震动分析模块根据各所述反射端采集器的震动信号的一致程度判定综采工作面的采煤稳定性；
[0018]若任一个所述反射端采集器在预设时间内采集的震动信号的方差超出预设允许方差，震动分析模块判定综采工作面的存在夹矸。
[0019]进一步地，所述震动分析模块采用所述反射端采集器采集的震动信号对所述接收端采集的震动信号进行除燥，并生成除燥后的震动信息；
[0020]所述除燥包括将所述反射端采集器采集的震动信号的振幅在采掘刀具的工作方向进行平滑衰减反推计算，并按所述接收端采集器与采掘刀具在工作方向的距离在接收端采集器中叠加平滑衰减后的震动信号。
[0021]进一步地，所述震动分析模块根据各所述接收端采集器采集的横向震动振幅的最大振幅差预测采掘刀具工作方向是否存在夹矸；
[0022]若所述最大振幅差超出预设振幅差，所述震动分析模块判定前方采煤面存在夹矸，并根据最大振幅差计算夹矸位置与采掘刀具的预估夹矸距离；
[0023]所述预估夹矸距离由下式确定：
[0024]L＝α
×
Smax/S0
[0025]其中，Smax为所述最大振幅差，S0为当前距离条件下的振幅差标准值，α为夹矸振幅系数。
[0026]进一步地，所述刀具控制模块在第一判定结果条件下控制采掘刀具采用第一调整模式调整采煤厚度，并根据调整采煤厚度后各所述接收端采集器采集的横向震动振幅的均方差与调整采煤厚度前各接收端采集器采集的横向震动振幅的均方差的比对结果确定厚度调整是否有效；
[0027]若采煤厚度调整后的所述均方差小于调整前的所述均方差，所述刀具控制模块判定采煤厚度调整有效，并根据调整后的各所述接收端采集器采集的横向震动振幅的最大振幅差确定所述高压喷射组件的高压液流的喷射角度；
[0028]若采煤厚度调整后的所述均方差不小于调整前的所述均方差，所述刀具控制模块判定采煤厚度调整失效，并控制采掘刀具采用第二调整模式调整采煤厚度；
[0029]其中，所述第一调整模式为将采煤厚度调大，所述第二调整模式为将采煤厚度调小；
[0030]所述第一判定结果条件为所述震动分析模块判定前方采煤面存在夹矸。
[0031]进一步地，所述刀具控制模块在所述第一调整模式下根据调整后各所述接收端采集器采集的横向震动振幅的最大振幅差确定所述高压喷射组件的高压液流的喷射角度，高压液流的喷射角度θ由下式确定：
[0032]θ＝ζ
×
S
’
max/S0
[0033]其中，S
’
max为厚度调整后的各所述接收端采集器采集的横向震动振幅的最大振幅差，ζ为高压液流的角度转换系数。
[0034]另一方面，本专利技术提供一种应用于上述用于采煤的采掘刀具控制系统的控制方法，包括以下步骤：
[0035]步骤S1，设置单次采煤的常规采煤厚度，并将采掘刀具安装在采煤机上；
[0036]步骤S2，控制采煤机按所述常规采煤厚度进行采煤；
[0037]步骤S3，根据震动采集模块采集的震动信息实时预测刀具行进过程中是否出现夹矸，并在判断到出现夹矸后根据所述震动信息判断夹矸出现的位置并计算夹矸位置与采掘刀具的预估夹矸距离；
[0038]步骤S4，在第一判定结果条件下控制所述采掘刀具采用第一调整模式调整采煤厚度；
[0039]步骤S5，在第一调整状态下，根据震动采集模块采集到的调整后的横向震本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于采煤的采掘刀具控制系统，其特征在于，包括：采掘刀具，其设置在采煤机上，用于对采煤的综采工作面进行切割以获取煤料，包括对综采工作面进行刀具切割的物理刀具单元和对综采工作面进行水切割的水刀单元；震动采集模块，其与综采工作面相连，用以采集所述采掘刀具在切割过程中综采工作面的震动信息；震动分析模块，其与所述震动采集模块相连，用以通过获取的震动信息预测刀具行进过程中是否出现夹矸，并根据所述震动信息判断夹矸出现的位置；刀具控制模块，其分别与所述采掘刀具、震动采集模块以及所述震动分析模块相连，用以根据震动分析模块的分析结果控制刀具的在综采工作面的采煤厚度，并根据夹矸出现的位置控制水刀单元的液流喷射角度，以使夹矸脱离综采工作面。2.根据权利要求1所述的用于采煤的采掘刀具控制系统，其特征在于，所述水切割单元设置在所述物理刀具单元上，用以通过高压射流切割煤层，包括：高压喷射组件，其设置在所述物理刀具单元与综采工作面接触的一端，用以喷射高压液流切割煤层；角度调节组件，其与所述高压喷射组件连接，用以控制高压液流的喷射方向。3.根据权利要求2所述的用于采煤的采掘刀具控制系统，其特征在于，所述震动采集模块设置有若干震动采集器，震动采集器设置在所述综采工作面的端部，并以设定的纵向间隔垂直排列在与所述采掘刀具的工作路线两端，用以接收所述采掘刀具工作时综采工作面的震动信息；其中，所述震动信息包括震动幅度和震动频率，所述震动采集器的数量不小于三个。4.根据权利要求3所述的用于采煤的采掘刀具控制系统，其特征在于，所述震动分析模块根据所述采掘刀具的工作方向将设置在采掘刀具的工作路线两端的若干震动采集器进行分类，并将位于采掘刀具的工作起始方向的各震动采集器记为反射端采集器，将位于采掘刀具的工作终止方向的各震动采集器记为接收端采集器；所述震动分析模块根据各所述反射端采集器的震动信号的一致程度判定综采工作面的采煤稳定性；若任一个所述反射端采集器在预设时间内采集的震动信号的方差超出预设允许方差，震动分析模块判定综采工作面的存在夹矸。5.根据权利要求4所述的用于采煤的采掘刀具控制系统，其特征在于，所述震动分析模块采用所述反射端采集器采集的震动信号对所述接收端采集的震动信号进行除燥，并生成除燥后的震动信息；所述除燥包括将所述反射端采集器采集的震动信号的振幅在采掘刀具的工作方向进行平滑衰减反推计算，并按所述接收端采集器与采掘刀具在工作方向的距离在接收端采集器中叠加平滑衰减后的震动信号。6.根据权利要求5所述的用于采煤的采掘刀具控制系统，其特征在于，所述震动分析模块根据各所述接收端采集器采集的横向震动振幅的最大振幅差预测采掘刀具工作方向是否存在夹矸；若所述最大振幅差超出预设振幅差，所述震动分析模块判定前方采煤面存在夹矸，并根据最大振幅差计算夹矸位置与采掘刀具的预估夹矸距离；
所述预估夹矸距离由下式确定：L＝α
×
Smax/S0其中，Smax为所述最大振幅差，S0为当前距离条件下的振幅差标准值，α为夹矸振幅系数。7.根据权利要求6所述的用于采煤的采掘刀具控制系统，其特征在于，所述刀具控制模块在第一判定结果条件下控制采掘刀具采用第一调整模式调整采煤厚度，并根据调整采煤厚度后各所述接收端采...

【专利技术属性】
技术研发人员：林超，许煦，
申请(专利权)人：玉环辉雄机械有限公司，
类型：发明
国别省市：