一种液压支架与采煤机防碰撞预警方法与流程

本发明属于综采工作面智能化开采领域，尤其涉及一种适用于综采工作面采煤机与液压支架在开采过程中的防碰撞超前预警方法。

背景技术：

1、在井工煤矿综采工作面生产过程中，开采设备间良好的协同运转是保证矿井高产高效的关键。工作面实际生产时，由于煤层条件层出不穷，顶、底板地质构造复杂多变，设备使用者技术水平参差不齐等因素，导致开采过程中采煤机摇臂与液压支架顶梁发生碰撞的情况时有发生，造成了设备损坏及资产浪费，同时严重影响着矿井生产工作人员的生命安全。

2、随着国家对煤矿生产安全的重视程度不断提高，对煤矿智能化的发展力度不断加大，工作面综采设备自动化、数字化、智能化程度得到了快速发展，采煤机、液压支架内部的传感器能够监测多种设备数据。但是这些数据仅能够明确反应单一设备的位置姿态，并不能在开采过程中有效反馈二者可能发生的危险碰撞关系，因此对二者防碰撞方法的研究尤为重要。

3、目前国内一些煤矿企业及科研院所对采煤机与液压支架的防碰撞技术也进行了多方面研究，现阶段的技术基本是在设备端采用新增传感器的方式。但是由于碰撞位置处于采煤机摇臂滚筒和液压支架顶梁位置，工况比较恶劣，导致传感器损坏率高，数据传输能力差，不能达到稳定可靠的防碰撞报警目标。

技术实现思路

1、针对上述技术存在的问题，本发明提供一种关于采煤机摇臂与液压支架顶梁的防碰撞预警方法，该方法不需要额外的多种传感器，仅通过采煤机自身的测高传感器、倾角传感器、轴编码器以及液压支架的位置传感器、测高传感器等提供的数据，结合工作面集中控制系统对两种设备发出预警指令，达到两种设备间的防碰撞效果。本方法投入成本小，能够实时判断采煤机与液压支架的相互位置关系，并在碰撞危险发生前有效预警，可靠性高，可维护性高。

2、为了实现上述目的，需要对采煤机滚筒与液压支架伸缩机构、护帮机构的相互位置关系进行分析研究，具体如以下步骤：

3、(1)、对三机配套图进行模型提取简化分析，以支架推移连接头与刮板输送机的连接点为原点建立坐标系：工作面顶板为am，工作面底板为bn，水平开采时采煤机滚筒外轮廓截割边界线为ab；直线l为采煤机倾角为θ时，采煤机滚筒外轮廓截割边界线，其中采煤机倾角θ可由采煤机的倾角传感器测出；md为支架伸缩梁到采煤机滚筒外轮廓截割边界线的距离，h为支架支护高度，h为推移点高度，m为支架实际梁端距；则通过几何计算得到md与上述参数的函数关系；

4、(2)、根据液压支架设计参数可得到伸缩量全部收回时支架的梁端距为s0，由伸缩油缸行程传感器测得油缸伸出长度为d，由推移行程传感器测得油缸伸出长度为d，用上述3个参数可表示液压支架实际梁端距m；

5、(3)、液压支架梁端距和采高一一对应，采高差值对梁端距的影响有限，以200mm采高为一个取值区间，每一采高区间取上限值对应的梁端距数值，例如采高（a1，a2），取a2对应的梁端距数值；

6、(4)、当液压支架的护帮机构回收至与煤机机身不发生碰撞时，通过护帮千斤顶的行程传感器测得行程数据为a，碰撞条件为当煤机前滚筒截割至当前液压支架时，护帮机构必须回收至行程a以内的位置方可不发生碰撞；

7、(5)、当采煤机前滚筒运行到第n架液压支架时，第n+1架支架的护帮机构或伸缩机构有任意一组出现无动作，则进行警告停机；

8、(6)、当采煤机前滚筒运行到第n架时，第n+1架支架的护帮机构或伸缩机构均动作，则进行下一步的判定：

9、1）、当采煤机前滚筒运行到第n架时，第n+1架支架的护帮千斤顶伸缩量需满足：伸缩量f＜a；

10、2）、当采煤机前滚筒运行到第n架时，第n+1架支架的伸缩千斤顶伸缩量需满足：md≥r，r为预设的防碰撞预警距离；

11、(7)、上述步骤（6）中的条件同时满足时，工作面可以正常开采运行，存在任意一条不满足的情况，工作面集中控制系统控制控制采煤机停止前进，达到防碰撞的功能效果。

技术特征：

1.一种液压支架与采煤机防碰撞预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种关于采煤机摇臂与液压支架顶梁的防碰撞预警方法。其特征在于该方法不需要额外的多种传感器，仅通过采煤机自身的测高传感器、倾角传感器、轴编码器以及液压支架的位置传感器、测高传感器等提供的数据，结合工作面集中控制系统对两种设备发出预警指令，达到两种设备间的防碰撞效果。本方法投入成本小，能够实时判断采煤机与液压支架的相互位置关系，并在碰撞危险发生前有效预警，可靠性高，可维护性高。技术研发人员：郭瑞,袁智,杨鹏民,胡登高,唐满富,宋振铎,郭刚,孙鹏亮,高晓成,赵浩渊,刘佳金,赵明明,蒋庆友,乔鹏举,马开德受保护的技术使用者：中国中煤能源集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15