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专利号: 2017105609715
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备,其特征是:开采设备包括:矿用本质安全多功能终端(1)、环形总线(7)、拉线急停开关(22)和可通话电话(23);每隔100米安装一台拉线急停开关(22),每隔200米安装一台可通话电话(23);

在进风平巷(8)内布置集中控制中心(2)、本质安全输入输出(9)和多功能组合电话(12);矿用本质安全多功能终端(1)通过环形总线(7)与集中控制中心(2)、本质安全输入输出(9)和多功能组合电话(12)连接;

在无人工作面(16)内布置刮板输送机(13)、矮机身滚筒采煤机(14)、闭锁开关(15)、红外线接收传感器(17)和液压支架(18);刮板输送机(13)连接在矮机身滚筒采煤机(14)的一端,在刮板输送机(13)的一侧连接有液压支架(18);闭锁开关(15)和红外线接收传感器(17)连接在环形总线(7)上;

在运输平巷(21)内布置,破碎机(19)、转载机(20)、拉线急停开关(22)、可通话电话(23)、胶带输送机(24)、泵站(25)和变电站(26);破碎机(19)、转载机(20)和胶带输送机(24)顺序连接;、拉线急停开关(22)、可通话电话(23)、胶带输送机(24)、泵站(25)和变电站(26)连接在环形总线(7)上。

2.根据权利要求1所述的近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备,其特征是:

所述的集中控制中心(2)包括:矿用本质安全电源箱(3)、电液控制台(4)、主监控台(5)、通讯控制台(6);矿用本质安全电源箱(3)、电液控制台(4)、主监控台(5)和通讯控制台(6)连接在环形总线7上。

3.根据权利要求1所述的近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备,其特征是:

本质安全输入输出(9)的输入端上连接有采煤环境监测传感器(10)、顶板稳定监测传感器(11)和满仓传感器(27);采煤环境监测传感器(10)、顶板稳定监测传感器(11)和满仓传感器(27)通过本质安全输入输出(9)的输出端输出。

4.根据权利要求2所述的近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备,其特征是:

所述的电液控制台(4)与液压支架(18)、红外线接收传感器(17)连接;主监控台(5)与刮板输送机(13)、矮机身滚筒采煤机(14)、破碎机(19)、转载机(20)、胶带输送机(24)、泵站(25)和移动变电站(26)连接;通讯控制台(6)与多功能组合电话(12)、闭锁开关(15)、拉线急停开关(22)和可通话电话(23)连接;所述进风巷集中控制中心(2)引出环形总线(7)。

5.根据权利要求1所述的近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备,其特征是:

矮机身滚筒采煤机(14)首次割煤采用手动操控方式,主监控计算机(5)储存所需采集的截割信息、运行数据,以后的割煤循环是根据上一次截割期间储存的数据自动地修改采煤机割煤程序,以便于实现矮机身滚筒采煤机(14)记忆自动割煤。

6.根据权利要求1所述的近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备,其特征是:

所述的环形总线(7)与矿用本质安全多功能终端(1)、本质安全输入输出(9)、采煤环境监测传感器(10)、顶板稳定监测传感器(11)、煤仓仓位监测传感器(26)连接。

7.根据权利要求1所述的近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采设备,其特征是:

在每一架液压支架(18)上安装一个红外接收传感器(17),以便于实现支架跟机自动化控制;每隔15米或10架支架安装一台闭锁开关(15)。

8.一种近距离高瓦斯煤层群薄煤层无人工作面开采方法,其特征是:开采方法包括:主监控台利用通用监测监控分站实时监测工作面采煤环境、顶板稳定、煤仓仓位及检测设备工况;电液控制台监测液压支架工况、利用支架红外线传感器以采煤机位置为依据实现跟机自动化控制及控制参数配置;通讯控制平台利用监控主机在线监测数据处理分析的结果,完成工作面顺序启停机、跟机自动控制、自动记忆割煤控制、自动控制设备运行及控制参数配置,实现难采薄煤层工作面采煤的自动化、无人化;具体步骤如下:(1)、首先,将采盘或采区划分为区段,在区段内沿薄煤层走向布置回采工作面,开掘回采巷道;即在工作面上方开掘回风平巷,下方开掘运输平巷,然后按照传统方法开掘开切眼,即无人工作面(16),形成回采工作面;根据现场煤矿条件选定,运输平巷内布置破碎机、转载机、胶带输送机、泵站和移动变电站,无人工作面内安装液压支架、矮机身滚筒采煤机、刮板输送机;

(2)、安装无人工作面采煤系统,在进风平巷内布置集中控制中心系统;

a. 在运输平巷内铺设破碎机、转载机、胶带输送机、泵站和移动变电站,在进风平巷内铺设辅助运输轨道矿车;

b. 在无人工作面内安设液压支架、矮机身滚筒采煤机和刮板输送机;

c. 在进风平巷内布置集中控制中心,安装主监控台、电液控制台和通讯控制台,配置矿用隔爆兼本安电源箱一台;从集中控制中心引出环形总线,用于连接工作面各设备和传感器,在进风平巷内布置一台本质安全输入输出,用于连接采煤环境监测传感器、顶板稳定监测传感器,在刮板输送机机尾布置一台多功能组合电话,便于在进风平巷内启停刮板输送机和矮机身滚筒采煤机;在无人工作面内,每隔15米或10架支架安装一台闭锁开关,用于随时启停矮机身滚筒采煤机和刮板输送机;运输平巷内,在破碎机和转载机处,分别布置一台多功能组合电话,用于控制破碎机和转载机的启停,布置两台本质安全输入输出,用于采煤环境监测传感器、顶板稳定监测传感器和工作面内各设备的连接;在泵站处布置一台多功能组合电话,用于控制泵站的启停;在运输平巷内每隔100米布置一台拉线急停开关,每隔200米布置一台可通话电话;

(3)、无人工作面实时监测系统

在无人工作面布置通用监测监控分站;在煤仓安装仓位监测传感器,在工作面和回采巷道内安装采煤环境监测、顶板稳定监测等传感器,在每一架支架上安装一个红外线接收传感器,在胶带输送机机头,配置速度传感器一台、温度继电器一个、跑偏传感器2个、堆煤传感器1个、烟雾传感器一台;通过传输网络将这些数据传输到进风巷集中控制中心监控主机,然后通过矿井的传输主干网络将数据传输到地面,实现对环境的在线监测;

(4)、回采工艺

无人工作面采用不留三角煤端部斜切进刀、双向割煤方式,往返一次进两刀;矮机身滚筒采煤机采用记忆自动割煤技术,采煤机首次割煤采用手动操控方式,主监控计算机储存所需采集的截割信息、运行数据,以后的割煤循环是根据上一次截割期间储存的数据自动地修改采煤机割煤程序;液压支架利用支架红外线传感器以矮机身采煤机位置为依据实现及时支护顶板、跟机自动移架;

其具体步骤为:矮机身滚筒采煤机记忆自动割煤、装煤→可弯曲刮板运输机运煤→液压自移式支架支护顶板→推移刮板输送机→清扫浮煤,完成一次工作循环;

(5)、电液控制台实现跟机自动化控制、监测电液控制及控制参数配置;主监控台利用通用监测监控分站实时监测工作面采煤环境、顶板稳定、煤仓仓位及检测设备工况;通讯控制平台利用监控主机在线监测数据处理分析的结果,完成工作面顺序启停机、跟机自动控制、自动记忆割煤控制、自动控制设备运行及控制参数配置,进而实现难采薄煤层工作面采煤的自动化、无人化。