[实用新型]综采工作面煤岩识别装置

说明书

本实用新型公开了一种综采工作面煤岩识别装置，该装置包括安装在采煤机上的惯性导航装置、箱体、安装在采煤机行走部的轴编码器、安装在箱体上设有的舵机一端的卤素灯座、安装在舵机另一端的准直镜、与所述舵机信号连接舵机控制板、电源、和与所述舵机控制板和近红外光谱仪信号连接的嵌入式工控机。本实用新型解决了采煤机在工作时不能自适应调整滚筒截割高度的问题，把采煤机的控制由开环控制变成了闭环控制，提高了采煤机采煤的效率和可靠性。

技术领域

本实用新型涉及一种综采工作面煤岩识别装置及方法，属于煤炭智能化开采领域。

背景技术

煤层顶板分界线的精准识别是实现智能工作面、无人工作面的关键技术。

目前，采煤机工作时主要依靠采煤机司机的视觉和听觉对采煤机的截割滚筒进行调高，由于井下粉尘水雾浓度高，噪音污染严重，采煤机司机对采煤机摇臂不能进行精准的调节，从而形成欠挖或者过挖的情况，造成资源的浪费和一定的安全隐患，由于我国的地质条件复杂，煤岩种类繁多，国外较为成熟的技术难以在国内推广。例如γ射线只能在国内20％的矿井使用，系统普适性差，维护成本较高。现有的煤岩的技术成本太高，识别率过低，识别时间长，煤岩界面传感器的结构复杂，改造成本高。例如在应力截齿法中，需要对采煤机滚筒进行机械改造，加装测力截齿和测力传感器，而在实际工况中，采煤机在截割到较硬矸石的时候，会出现截齿脱落的情况。现有的煤岩识别技术更多的是考虑煤岩的物理特性，而物理特性在识别过程中的识别准确率差，容易和其他客观因素耦合。例如在截割到颜色、硬度差不多的煤和矸石的时，只凭物理特性很难辨别。采煤机工作情况下环境差。粉尘大、噪音大、采煤机振动剧烈等恶劣的工作环境影响着识别的可靠性和识别速率和识别精度。例如基于表面图像分析的方法中，因为粉尘的巨大，导致所用的工业相机无法清晰的拍摄煤壁的实时状况，导致识别可靠性差甚至无法识别的情况。

我国的地质情况复杂多变，同一个矿区煤层类型结构复杂多变，要对煤层顶板进行实时的精准识别，需要一种能直接鉴定物质化学性状的方法，从物质的本质上对煤和岩石进行区分，从而使采煤机能自适应的调整采高，实现采煤装备的智能化。

随着20世纪80年代高光谱遥感技术的快速发展，各种光谱设备出现，这种基于物质原子能量变换从而产生光电效应的技术逐渐被人们所熟知。目前，高光谱遥感技术已经成功的应用于地质资源勘探，矿山矿物填图等领域，根据该技术的启发，我们用便携式的光纤近红外光谱仪类比于遥感卫星高光谱仪，对工作面进行实时的“遥感”监测，通过对各个矿区典型煤岩的光谱数据库的建立，根据不同煤岩种类具有的不同的波谱特性，实现工作面煤岩界面的识别。

煤岩识别系统是将矿工的经验化操作转变为机械化数字化信息化操作的一种技术。其显著特征是通过建立数学模型并编程实时的将煤岩分界线数据传给总控制台，从而有效的解决采煤机滚筒的自动调高问题。

发明内容

本实用新型针对综采工作面的截割过程中无法自适应调高的问题，提出了一种综采工作面煤岩识别装置，以便于实现工作面的煤岩分界线的识别，并可以为采煤机提供自动调高数据，为采煤机的牵引速度和滚筒截割转速调节提供依据。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案，

一种综采工作面煤岩识别装置，包括：

惯性导航装置，安装在采煤机上，用于获取采煤机的姿态数据；

轴编码器，安装在采煤机的行走部，用于获取采煤机的行进速度数据；

箱体，安装在采煤机上，箱体上设有舵机；

卤素灯座，安装在舵机的一端，卤素灯座上安装有卤素灯；

准直镜，安装在舵机的另一端，准直镜通过光纤与安装在所述箱体内的近红外光谱仪连接，所述近红外光谱仪用于对煤壁的光谱数据进行实时采集；

舵机控制板，与所述舵机信号连接；