[发明专利]基于采煤机震源超前探测的采煤机自动调高装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于采煤机震源超前探测的采煤机自动调高装置及方法，所述装置包括采煤机侧信号采集装置、工作面侧信号采集装置和调高控制模块，所述采煤机侧信号采集装置采集采煤机的震源信号，解算采煤机在矿山坐标系下的绝对位姿参数和煤机上、下滚筒中心点的地理坐标，所述工作面侧信号采集装置采集经波阻抗界面反射后的采煤机的震源信号，解算机身在矿山绝对坐标系下的绝对位姿参数，所述调高控制模块根据接收信号对煤机上下滚筒进行自动调高。本发明的精度高、可靠性好、经济性好，为实现回采工作面的智能化开采提供条件。

技术领域

本发明涉及一种基于从采煤机震源超前探测的采煤机自动调高装置及方法，属于自动化开采装备技术。

背景技术

我国是煤矿的开采与消费大国，采煤机是煤矿开采的主要装备。传统的回采工作面主要是以人工操作，不仅劳动强度大、效率低，而且工作环境极差、危险程度极高，故发展自动化、智能化的开采装备是大势所趋，其中实现采煤机的自动调高问题是实现回采工作面智能化的关键。目前采煤机自动调高方法主要有截割力响应、自然伽玛射线、雷达、温度、图像等数十种方法，其中基于截割力响应和基于自然伽玛射线的方法应用较为广泛，其他方法均处于研究阶段，但基于截割力响应的方法要求煤岩具有不同的普氏系数，基于自然伽玛射线的方法要求顶板具有较强放射性，故使用受到均限制。现有的采煤机自动调高技术主要为以煤岩界面识别为基础的技术，应用范围有限、误差较大，总体无法完全满足实际生产的要求。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于采煤机震源超前探测的采煤机自动调高装置及方法，能够解除采煤机自动调高对煤岩界面识别技术的依赖，能够实现对前方工作面的预测，可靠性高、经济性好，能够为无人化的回采工作面建设提供条件。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于采煤机震源超前探测的采煤机自动调高装置，在回采工作面时，对主要由采煤机、刮板机和液压支架构成的三机配套开采装备中的采煤机进行自动调高；其特征在于：包括采煤机侧信号采集装置、工作面侧信号采集装置和调高控制模块；

所述采煤机侧信号采集装置包括捷联惯导模块Ⅱ、轴编码器、震源传感器和嵌入式系统Ⅱ；捷联惯导模块Ⅱ安装在采煤机机身上，检测采煤机在矿山坐标系下的绝对位姿参数；轴编码器安装在摇臂上，采集摇臂的摆角数据；震源传感器固定在采煤机机身上，检测采煤机的震源信号；嵌入式系统Ⅱ安装在采煤机机身上，根据采煤机在矿山坐标系下的绝对位姿参数和摇臂的摆角数据，计算并存储采煤机上、下滚筒中心点的地理坐标，存储采煤机在矿山坐标系下的绝对位姿参数；

所述工作面侧信号采集装置包括机身、调节机构、捷联惯导模块Ⅰ、三分量检波器和压力传感器，机身通过滑靴安装在刮板机上，三分量检波器和压力传感器通过调节机构安装在机身上，通过压力传感器检测三分量检波器与工作面煤壁是否紧密接触；捷联惯导模块Ⅰ安装在机身上，检测机身在矿山坐标系下的绝对位姿参数；三分量检波器检测经波阻抗界面反射后的采煤机的震源信号；

所述调高控制模块包括嵌入式系统Ⅲ，嵌入式系统Ⅲ经隔爆处理安装在采煤机上，嵌入式系统Ⅲ同时与嵌入式系统Ⅱ和捷联惯导模块Ⅰ通信连接，嵌入式系统Ⅲ存储并处理采煤机的震源信号、经波阻抗界面反射后的采煤机的震源信号、采煤机在矿山坐标系下的绝对位姿参数、机身在矿山坐标系下的绝对位姿参数，构建前方工作面近距离范围内的横纵波速度模型和三维地震剖面，并不断更新下一截割循环工作面的三维地质模型，控制采煤机上、下滚筒进行自动调高。

具体的，所述工作面侧信号采集装置中的调节机构包括摆角油缸、支撑板和推移油缸，三分量检波器和压力传感器固定在支撑板上；推移油缸的一端与机身铰接，另一端与支撑板固定；摆角油缸的一端与机身铰接，另一端与推移油缸的侧面铰接；通过推移油缸的伸缩控制支撑板的直线移动，通过摆角油缸控制支撑板的角度转动。