CN108491360A - 一种采煤量的计算方法 - Google Patents

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Abstract

一种采煤量的计算方法，采用在工作面的支架或间隔数个液压支架安装高度测量传感器，检测工作面在上述液压支架处的高度Hi，利用采煤机截割每刀煤的截深D，工作面宽度W计算工作面实际截割的体积，从而计算工作面每刀的煤产量，进而可以实时、分段的计算综采工作面的采煤量。

Description

一种采煤量的计算方法
技术领域
本发明涉及煤炭采掘领域，具体而言，涉及一种煤矿井下开采过程中采煤量的计算方法。
背景技术
进行煤矿井下开采时，采煤量的计算是重要的计算参数。目前常用的方法是通过转载机上的煤量称量或扫描进行转载机上的煤量检测，或者运输到井上之后计算采煤量的总数。此方法虽然精度较高，但其缺点是当煤装载到转载机后或者到了井上才能计算出采煤量，存在滞后性，而实际生产面临着通过计算实时采煤量，从而进行综采面采煤进度的控制和估算刮板运输机实时负载从而进行调速的需要。此外，在部分煤矿开采的生产中，为了更精确的计算煤矿开采的工作量，也存在着分段计算，或分区域计算实际开采量的需求，而现有技术中的方法不能满足上述需求。
发明内容
为了解决背景技术中提出的问题，本发明提出了一种综采工作面采煤量的计算方法。
本发明的第一方面，提出了一种综采工作面采煤量的计算方法，所述综采工作面包括液压支架1，液压支架2，至液压支架N，还包括M个测高传感器(1＜M＜N)，其中M个测高传感器安装在N个液压支架中的M个支架上，优选M个支架两两之间间隔相同的支架数。
在M个测高传感器中选择G个测高传感器测定其所安装的液压支架的高度，分别计为H1，H2，…，HG，其中，所述G个测高传感器所安装的G个液压支架，其两两间隔相同的支架数。
采煤机每刀截割的截深为D；
综采工作面的宽度为W；
综采工作面的煤炭密度为ρ；
采煤机每排进采煤一次，其每刀采煤量
计算的目标区域的采煤总量P＝∑p。
本发明的第二方面，提出了一种综采工作面的计算方法，所述综采工作面包括液压支架1，液压支架2，至液压支架N，还包括M个测高传感器(1＜M＜N)，其中M个测高传感器安装在N个液压支架中的M个支架上。
优选M个测高传感器间隔两两相同的支架数，其M个测高传感器间隔的宽度为Wm；
在M个测高传感器中，选择其中G(1＜G＜M)个测高传感器测定其所安装的液压支架A1，…，AG的高度，分别计为H1，H2，…，HG，其中，所述G个测高传感器所安装的G个液压支架，其两两间隔相同的支架数，且其间隔宽度为Wg；
计算上述G个测高传感器两两测定数据两两之间的差ΔHi＝Hi-Hni-1，判断当上述ΔH＞A时，选取其对应的液压支架Ai及Ai+1；其中上述液压支架Ai、Ai+1共计K组；其对应高度测量传感器所测得的高度分别计为H1′，H2′，…，HK′；
其中A为设定阈值；
开启所有液压支架Ai及Ai+1之间的测高传感器；所有Ai与Ai+1之间的测高传感器共计B个，其测定的高度计为H1″，H2″，…，HB″；
采煤机每刀截割的截深为D；测得综采工作面的煤炭密度为ρ；则采煤机每推进采煤一次，其每刀采煤量
计算的目标区域的采煤总量P＝∑p。
本发明的第三方面，在上述方法的基础上对于液压支架的高度进行了修正，在液压支架测量***中，液压支架上除了高度测量传感器还包括倾角传感器。
通过高度测量传感器测量液压支架顶梁至底而的高度L；
通过倾角传感器可得到液压支架底板相对于水平位置的倾斜角度α；
计算液压支架顶梁与底座之间的实际高度H＝L*cos(α)。
利用本发明中的采煤量计算方法，可以通过在液压支架上安装成本较低的高度测量传感器，在采煤过程中实时计算和估算每刀截割的采煤量，从而克服了现有技术中采煤量称量的滞后性。并且可以较为准确的分段或分区域计算采煤量，以满足实际生产中的管理需要，通过对于采煤量的分段计算，还可以在煤层高度有起伏的情况下进行更为准确的估算。在进行液压支架的实际高度测量时，利用实际测量高度(铅锤高)与倾角补偿相结合的方式，从而得出液压支架的高度值，进一步提交了采煤量的计算准确度。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例一采煤量计算的原理示意图的；
图2示出了根据本发明实施例二中液压支架实际高度测量示意图；；
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用第三方不同于在此描述的第三方方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例一
本发明提出了一种综采工作面的计算方法，其基本原理是：通过计算综采工作面上每刀采煤的体积V，所述综采工作面所截割的煤层的平均密度ρ是相对固定且易于测量的，用煤层密度乘以体积即得到每刀采煤量p，将每刀采煤量p求和即得到总采煤量P。
综采工作面上每刀采煤的体积V则是用每刀采煤的底面积S乘以高度H′，在煤层中每刀采煤是利用液压支架的推进进行，因此其每刀截割的煤层的底面近似于矩形，并且综采工作面的宽度W是固定的，每刀截割的深度D是设定值，因此每刀截割的D也是固定的。
煤层的高度在整个工作面上可能会呈现变化，准确计算应对于高度H’进行积分，但是这样计算成本较高，并且在精度上也没有必要。因此，采用分段测量的思路，在综采工作面上沿着工作面宽度方向将其分为n段，分别测量n段的煤层高度Hn，则每段的体积等于Hn*W/n，则整个工作面的割煤体积等于上述每段体积的求和。
上述每段的煤层高度，可以利用液压支架的高度测量来计算，常用的例如在液压支架上安装测高传感器。可以在每个液压支架上安装测高传感器，也可以根据成本需要间隔数个支架安装一个测高传感器。测量所切割煤层高度时，可以启动液压支架上各传感器进行各段高度H的测量，也可以根据煤层的高度启动部分高度传感器进行测量，如煤层高度起伏不大的，可以启动更少的高度传感器，以解决测量的成本也提高计算效率。
因此计算具体方法为：综采工作面包括液压支架1，液压支架2，至液压支架N，还包括M个测高传感器(1＜M＜N)，其中M个测高传感器安装在N个液压支架中的M个支架上，优选M个支架两两之间间隔相同的支架数。
在M个测高传感器中选择G(1＜G＜M)个测高传感器测定其所安装的液压支架的高度，分别计为H1，H2，…，HG，其中，所述G个测高传感器所安装的G个液压支架，其两两间隔相同的支架数。
采煤机每刀截割的截深为D；综采工作面的宽度为W；测得综采工作面的煤炭密度为ρ；则采煤机每推进采煤一次，其每刀采煤量
计算的目标区域的采煤总量P＝∑p。
实施例二
在另一个实施例中，考虑到煤矿测量的起伏程度有所不同，为了更精确的计算工作量，对于每刀采煤的体积进行差异化的分段计算。首先，采用部的测高传感器测量对应要采煤层的高度，其中上述测高传感器安装的液压支架相对间隔支架数目较大。然后，选取上述数据中两两差异较大的，所对应测高传感器安装的液压支架，说明煤层高度在这两个液压支架之间产生了较大变化，开启上述两个液压支架之间其余安装的测高传感器进行测量计算。也就是说，计算所切割煤层体积的时候，首先将其分为范围较大的几段，在高度起伏较大的区域再进一步细分，以更精确的计算所采集煤层的体积。
也就是说，在计算时，需要进一步细分的为二次分段区域，不需细分的为一次分段区域，计算时分别计算一次分段区域的采煤量，加上二次分段区域的采煤量即得到沿工作面的每刀采煤量。
在进行一次分段区域和二次分段区域的求和处理中，在处理二次分段区域的端点数据时可使用多种方法进行计算。本实施例中，计算一次分段数据时，将二次分段区域的两端点取平均值，作为一次分段数据断点部分的端点数据；计算二次区域的端点数据时，将二次分段区域的两端点取平均值作为二次分段数据的端点数据，以进一步减少计算的误差。
具体计算步骤的前述步骤同实施例一，本实施例不同于实施例一的步骤在于：
所述M个测高传感器间隔两两相同的支架数，其M个测高传感器间隔的宽度为Wm；
在M个测高传感器中，选择其中G(1＜G＜M)个测高传感器测定其所安装的液压支架A1，…，AG的高度，分别计为H1，H2，…，HG，其中，所述G个测高传感器所安装的G个液压支架，其两两间隔相同的支架数，且其间隔宽度为Wg；
计算上述G个测高传感器两两测定数据两两之间的差ΔHi＝Hi-Hni-1，判断当上述ΔH＞A时，选取其对应的液压支架Ai及Ai+1；其中上述液压支架Ai及Ai+1共计K组；其对应高度测最传感器所测得的高度分别计为H1′，H2′，…，HK′；
其中A为设定阈值；
开启所有液压支架Ai及Ai+1之间的测高传感器；所有Ai与Ai+1之间的测高传感器共计B个，其测定的高度计为H1″，H2″，…，HB″；
采煤机每刀截割的截深为D；测得综采工作面的煤炭密度为ρ；则采煤机每推进采煤一次，其每刀采煤量
计算的目标区域的采煤总量P＝∑p。
实施例三
附图2示意出了目前液压支架高度测量中所面对的某种问题：即综采工作面作面因煤层起伏而必须采用俯采、仰采工艺时，支架角度往往偏差较大，目前除激光测距法意外其它方法，如重力测显法，液压测量法，倾角测量法等测得的是液压支架距离铅垂面的距离，即铅垂高L，或者部分高度测量方法其测量的其高度介于铅垂高L与距离液压支架底座的实际高度H之间，与液压支架距离底座方向的垂直距离具有偏差，而进行采煤量的估计或其它依托于采煤高度的计算时，采用的参数应该为液压顶梁距离底座的实际垂直高度H。因而在进行液压高度的测量时，需要对于测量的高度L进行修正。
因此实施例三种在上述方法的基础上对于液压支架的高度进行了修正，在液压支架测量***中，出了高度测量传感器还包括倾角传感器，以一种安装方式为例，高度测量传感器固定安装在液压支架顶梁下方，倾角传感器安装在液压支架底座，其中倾角传感器可采用MEMS倾角传感器或其它测定支架底座与水平面倾斜角度的传感器。控制器或计算***发送控制信号、接收回传信息和进行计算。
液压支架实际高度修正如下：
通过铅垂高度测量传感器测量液压支架顶梁至底量的高度L；
通过倾角传感器可得到液压支架底板相对于水平位置的倾斜角度α；
计算液压支架顶梁与底座之间的实际高度H＝L*cos(α)。
本发明实施例方法中的步骤可根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本发明实施例中各的单元可根据实际需要进行合并、划分和删减。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种综采工作面采煤显的计算方法，其特征在于：在综采工作面上的液压支架上依次或间隔数个支架安装测高传感器，分段测量所述测高传感器对应切割煤层的高度；
通过每刀截割深度、上述分段煤层高度、测高传感器对应的支架宽度或支架间隔宽度进行的乘积，得到沿工作面长度的分段采煤量；
对所述分段采煤量并进行求和得到每刀采煤体积，乘以所截割煤层的平均密度得到每刀采煤量；
对目标区域内的每刀采煤量求和得到综采工作面的采煤量。
2.一种综采工作面采煤量的计算方法，其特征在于：在综采工作面上的液压支架上依次或间隔数个支架安装测高传感器，选取所述多个测高传感器中的部分测高传感器进行测量，分段测量所述测高传感器对应切割煤层的高度；
计算相邻的所述部分测高传感器所测量高度的差值，若小于阈值时，其对应液压支架之间的区域计为一次分段区域；若大于阈值时，其对应液压支架之间的区域计为二次分段区域，开启所述二次分段区域间的液压支架上的其它测高传感器；
通过每刀截割深度、上述分段煤层高度、测高传感器对应的支架间隔宽度进行的乘积，分别计算上述一次分段区域和二次分段区域的分段采煤量，并对所述分段采煤量并进行求和；
将求和结果乘以所截割煤层的平均密度计算每刀采煤量，对目标区域内的每刀采煤量求和得到综采工作面的采煤量。
3.一种综采工作面采煤量的计算方法，所述综采工作面包括液压支架1，液压支架2，至液压支架N；
其特征在于：还包括M个测高传感器(1＜M＜N)，其中M个测高传感器安装在N个液压支架中的M个支架上，优选M个支架两两之间间隔相同的支架数；
在M个测高传感器中选择G个测高传感器，测定其所安装的液压支架的高度，分别计为H1，H2，…，HG，其中，所述G个测高传感器所安装的G个液压支架，其两两间隔相同的支架数；
采煤机每刀截割的截深为D；
综采工作面的宽度为W；
综采工作面的煤炭密度为ρ；
采煤机每推进采煤一次，其每刀采煤量
计算的目标区域的采煤总量P＝∑p。
4.一种综采工作而采煤量的计算方法，所述综采工作面包括液压支架1，液压支架2，至液压支架N；
其特征在于：还包括M个测高传感器(1＜M＜N)，其中M个测高传感器安装在N个液压支架中的M个支架上；所述M个测高传感器间隔两两棚同的支架数，其M个测高传感器间隔的宽度为Wm；
在M个测高传感器中，选择其中G(1＜G＜M)个测高传感器测定其所安装的液压支架A1，…，AG的高度，分别计为H1，H2，…，HG，其中，所述G个测高传感器所安装的G个液压支架，其两两间隔相同的支架数，且其间隔宽度为Wg；
计算上述G个测高传感器两两测定数据两两之间的差△Hi＝Hi-Hni-1，判断当上述△H＞A时，选取其对应的液压支架Ai及Ai+1；其中上述液压支架Ai及Ai+1共计K个；其对应高度测量传感器所测得的高度分别计为H1′，H2′，…，HK′；
其中A为设定阈值；
开启所有液压支架Ai及Ai+1之间的测高传感器；所有Ai与Ai+1之间的测高传感器共计B个，其测定的高度计为H1″，H2″，…，HB″；
采煤机每刀截割的截深为D；测得综采工作面的煤炭密度为ρ；则采煤机每推进采煤一次，其每刀采煤量
计算的目标区域的采煤总量P＝∑p。
5.如权利要求3或4所述的采煤量的计算方法，其特征在于：
所述M个液压支架上还包括倾角传感器，
利用所述高度测量传感器测量液压支架顶梁至底部的铅垂高Li，
利用所述倾角传感器测量液压支架底板相对于水平位置的倾斜角度αi，
利用计算液压支架顶梁与底座之间的实际高度Hi＝Li*cos(αi)。
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