[发明专利]一种确定断层区采煤机自动割煤轨迹的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定采煤机自动割煤轨迹的方法，具体是一种确定断层区采煤机自动割煤轨迹的方法。

背景技术

在煤矿开采过程中，常因遇到未探明的断层使开采技术复杂化，给采煤机自动化割煤带来困难，增加开采成本，甚至导致生产事故，威胁井下人员生命安全。在勘探断层时，地面地震勘探具有不可克服的缺点，例如高频成分随传播距离的增加而很快衰减、激发频率低、层间多次波干扰，致使分辨率精度不高。采用煤层槽波的基础数据做CT分析可以准确探测断层的产状。

工作面过断层时，目前采用的方法有：调整割煤高度法、平推法、放炮挑顶起底法。这些方法共同的缺点是采煤机的割煤轨迹没有经过优化，采煤机在过断层时割岩量大、设备磨损大、矸石含量高。

发明内容

本发明的目的是要提供一种割岩量最小，能确定断层区采煤机自动割煤轨迹的方法。

本发明的目的是这样实现的：具体步骤如下：

a、采用煤层槽波的基础数据做CT分析断层的产状，得出断层的断盘位置、落差、断层面倾角的数值；

b、以断层的断面重叠部分的中点为原点建立平面直角坐标系；

c、以采煤机最大仰角的正切值为斜率做两条直线，分别构成两个三角形；

d、以最小割岩量为原则，取两个三角形面积之和的最小值；

e、由几何关系可以计算得，割岩量最小的割煤轨迹的解析式分别为：一条直线为：                                               ；另一条直线为：。

有益效果，由于采用了上述方案，采用煤层槽波的基础数据做CT分析断层的产状，并建立平面直角坐标系，以最小割岩量为原则，使两个三角形即△ABC与△EFG的面积之和取最小值，由几何关系可以计算得到割岩量最小的割煤轨迹的解析式。采煤机按照此轨迹进行割煤，其割岩量最小，减少了截齿的磨损和矸石的含量；同时也降低了采煤机过断层时的难度，加快了推进速度。

 

附图说明

图1为断层产状示意图。

图2为图1建立平面直角坐标系示意图。

图中： 1、断层上盘；2、断层下盘；I、断层面一侧；J、断层面另一侧；α、煤层倾角；β、断层面倾角；γ、采煤机最大仰角；h、断层落差；m、煤层厚度；O、平面直角坐标系原点；B、I侧采煤机割煤轨迹一端；D、I侧采煤机割煤轨迹另一端；H、J侧采煤机割煤轨迹一端；F、J侧采煤机割煤轨迹另一端；A、断层上盘上表面与断层面交点；E、断层下盘下表面与断层面交点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施作进一步的描述：

实施例1：具体步骤如下：

a、采用煤层槽波的基础数据做CT分析断层的产状，得出断层的断盘位置、落差、断层面倾角的数值；

b、以断层的断面重叠部分AE的中点为原点建立平面直角坐标系；所述的A为断层上盘上表面与断层面交点、E为断层下盘下表面与断层面交点；

c、以采煤机最大仰角的正切值为斜率做两条直线，为直线BD和直线HF，分别构成两个三角形即△ABC与△EFG；上述B为I侧采煤机割煤轨迹一端、D为I侧采煤机割煤轨迹另一端、H为J侧采煤机割煤轨迹一端、F为J侧采煤机割煤轨迹另一端；I为断层面一侧、J为断层面另一侧；

d、以最小割岩量为原则，取两个三角形即△ABC与△EFG的面积之和的最小值；

取两个三角形面积之和的最小值的方法：设△ABC与△EFG的面积分别为S1和S2。因为在不同的采煤机轨迹条件下，S1和S2的值是变化的，因此S1和S2都是变量，且这两个变量的取值范围都是非负实数。设两个三角形△ABC与△EFG的面积之和为S，即S=S1+S2。

对于函数S（S1,S2）=S1+S2，其定义域为{（S1,S2）|S1≥0，S2≥0，S1+S2＞0，S1、S2∈R}，值域为{Y|Y＞0，Y∈R}。对于两个三角形△ABC与△EFG的面积之和S，当S1、S2的取值变化时，S的取值也是变化的。因此，函数S（S1,S2），即两个三角形△ABC与△EFG的面积之和，所能够取的值中存在一个最小值s，这个最小值s就是取两个三角形面积之和的最小值。

e、由几何关系可以计算得，割岩量最小的割煤轨迹的解析式分别为：一条直线B D：；另一条直线HF：

式中：m为煤层厚度；γ为采煤机最大仰角。

（1）图1中，采用煤层槽波的基础数据做CT分析断层的产状，得出断层的断盘位置、落差、断层面倾角；