[发明专利]基于掘进机运行参数的煤体结构坚固性的确定方法

说明书

本发明属于煤层基本参数测量技术领域，公开了一种基于掘进机运行参数的煤体结构坚固性的确定方法，旨在克服传统煤体坚固性测试取样工艺复杂，参数测试周期长等问题，包括：在煤矿巷道掘进过程中，通过监测掘进机振动烈度及截割功率变化情况，并将振动烈度及截割功率进行加权平均，得到一个衡量煤体结构的衍生指标。本方法可以快速的确定煤体的坚固性情况，相比传统的煤体坚固性测试方法，本方法更具时效性和连续性。

技术领域

本发明属于煤层基本参数测量技术领域，具体涉及一种基于掘进机运行参数的煤体结构坚固性的确定方法。

背景技术

煤的坚固性参数是煤矿生产过程中的基础参数之一，在《防止煤与瓦斯突出细则》中，煤的坚固性系数是作为突出煤层鉴定时的一个关键指标。当煤的坚固性较小时，则煤体容易破碎使煤体内部瓦斯气体解吸，使得发生煤与瓦斯突出事故概率较高。现有对煤坚固性系数的测试是首先在井下取样，然后将煤样筛分，最后用落锤法测试煤的坚固性。在整个过程中，存在取样工艺复杂，参数测试周期长等问题。

目前掘进工作面是发生煤与瓦斯突出事故最严重的地方。掘进机在掘进时直接接触煤体，在此过程中掘进机会产生大量数据，包括振动强度、能耗、功率等。煤的坚固性就是抵抗破坏的能力，从能量角度分析，若掘进机工作时所产生的振动强度和和功率越大，则可以反映出掘进机对煤体施加的能量较大，则煤体越坚固。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种操作方便、实用性强的基于掘进机运行参数的煤体结构坚固性的确定方法，通过监测掘进机的振动和功率来确定煤的坚固性，旨在克服传统煤体坚固性测试取样工艺复杂，参数测试周期长等问题，使掘进前方煤体的坚固性测试变得更加快速、准确。

为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种基于掘进机运行参数的煤体结构坚固性的确定方法，包括：获取出掘进过程中的掘进机振动烈度及截割功率；对掘进机振动烈度及截割功率进行加权平均得到衡量煤体结构的衍生指标。

进一步，掘进机振动烈度为掘进机振动强度的大小，掘进机上设有用于监测掘进过程中的掘进机振动速度的振动传感器。

进一步，掘进机振动烈度的计算公式为：

式中：Vrms为振动烈度，单位mm/s；T为所测信号的时间，单位s；V(t)为掘进机振动速度，单位mm/s。

进一步，掘进机截割功率为破碎煤体所输出的直接功率，掘进机上设有用于监测掘进过程中的掘进机截割功率的功率表，掘进机截割功率用P表示，单位KW。

进一步，加权平均是将掘进机振动烈度Vrms及截割功率P各赋予一个权重，且得到的衍生指标为：

式中：K为衡量煤体结构的衍生指标；A为振动烈度的权重；B为截割功率的权重。

本发明的有益效果是：本发明提及的基于掘进机运行参数的煤体结构坚固性的确定方法，在煤矿巷道掘进过程中，通过监测掘进机的振动及功率变化情况，可以快速的确定煤体的坚固性情况。相比传统的煤体坚固性测试方法，本方法能实时判断煤体的坚固性，操作方便且实用性强。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明中的掘进机工作状态示意图；

图2为本发明中的掘进机的截割部分功率与时间关系示意图；