一种采煤工作面刮板输送机上窜下滑监测装置与方法与流程

1.本发明涉及煤炭领域，尤其涉及一种用于对采煤工作面的刮板输送机发生上窜或下滑进行监测的装置与方法。


背景技术：

2.刮板输送机是采煤工作面的重要设备，主要用于将采煤机割落的煤炭运出工作面，同时还作为采煤机的行走轨道、液压支架的拉移支点等，刮板输送机的稳定运行直接影响工作面安全生产。在实际生产过程中，刮板输送机需要通过液压支架的推移杆进行推移，从而实现刮板输送机整体向前移动，但由于采煤工作面存在倾斜角度、底板高低不平、液压支架倾斜等因素，极易导致刮板输送机出现上窜、下滑等问题，严重影响刮板输送机的正常运行。
3.目前，刮板输送机的上窜下滑监测主要通过在刮板输送机的机头、机尾安装测距装置，通过监测刮板输送机的机头、机尾与巷道侧壁的距离，从而判断刮板输送机是否出现上窜下滑。例如，申请号为201410103912.1的发明专利公开了一种运输机上窜下滑自动控制系统，通过在刮板输送机的机头、机尾安装测距仪对机头、机尾与巷道侧壁的距离进行监测，但由于刮板输送机的机头、机尾为行人通道，行人频繁通过时很容易产生遮挡，影响监测结果；另外，巷道侧壁表面一般并不平整，仅通过单个测点的监测数据有可能产生较大误差；通过在刮板输送机的机头、机尾安装测距仪仅能监测机头、机尾至巷道侧壁的距离，这个距离的影响因素很多，例如端头液压支架发生倾斜、工作面不平直等，这种方法很难分析相关原因。由于工作面在开采过程中有可能发生倾斜，导致工作面长度增大，上述方法极易发生误判。申请号为202121667097.3的专利公开了一种工作面直线度及上窜下滑测量装置，通过在端头液压支架安装雷达测距装置，监测端头液压支架与巷道壁之间的距离，并结合光纤光栅三维曲率传感器监测刮板输送机的弯曲度，从而对刮板输送机的上窜下滑进行分析，但这种监测方式比较单一，也很难对刮板输送机是否出现上窜下滑进行很好的分析。
4.通过对现有技术进行调研分析及文献检索发现，现有刮板输送机上窜下滑监测技术与装备难以实现可靠、高效监测，亟需进行改进提升。


技术实现要素：

5.基于以上问题，本发明提出一种采煤工作面刮板输送机上窜下滑监测装置与方法，通过监测端头液压支架与巷道侧壁的相对位置关系及姿态、端头液压支架推移长度及推移杆与底座的水平偏移，从而判断刮板输送机是否发生了上窜下滑，以及是否存在发生上窜下滑的趋势。
6.本发明提出一种采煤工作面刮板输送机上窜下滑监测装置，包括：推移行程传感器、第一激光测距仪、第二激光测距仪、第三激光测距仪、激光标靶接收器、数据分析装置；所述推移行程传感器安装在靠近巷道侧壁的端头液压支架的推移千斤顶上，用于
对端头液压支架推移千斤顶的推移行程进行监测；所述第一激光测距仪安装在端头液压支架底座前端靠近巷道侧壁一侧，用于测量端头液压支架底座前端与巷道侧壁的距离；所述第二激光测距仪安装在端头液压支架底座后端靠近巷道侧壁一侧，用于测量端头液压支架底座后端与巷道侧壁的距离；所述第三激光测距仪安装在端头液压支架底座中档位置，用于监测推移杆的水平偏移量；所述激光标靶接收器安装在巷道侧壁上，用于接收第一激光测距仪、第二激光测距仪发射的激光束，从而确定端头液压支架的底座前端、后端到巷道侧壁的距离；所述数据分析装置可以安装在端头液压支架上，或放置在端头液压支架附近，通过有线或无线的通讯方式接收推移行程传感器、第一激光测距仪、第二激光测距仪、第三激光测距仪的监测数据，并进行数据分析。
7.进一步的，所述第一激光测距仪、第二激光测距仪、第三激光测距仪与端头液压支架底座的外侧面垂直布置，且所述第一激光测距仪、第二激光测距仪可以围绕安装轴沿水平方向旋转。
8.更进一步的，所述激光标靶接收器安装在巷道侧壁上，且激光标靶接收器的表面应与巷道侧面基本平行，防止个别点的凹凸不平导致测量误差。
9.再进一步的，所述数据分析装置，通过分析推移行程传感器、第一激光测距仪、第二激光测距仪、第三激光测距仪的测量值，便可以计算出刮板输送机是否发生了上窜下滑，二激光测距仪、第三激光测距仪的测量值，便可以计算出刮板输送机是否发生了上窜下滑，式中，为由于端头液压支架的姿态变化导致的刮板输送机上窜下滑量；为由于端头液压支架的推移千斤顶发生水平偏移导致的刮板输送机上窜下滑量；为所述第一激光测距仪的测量值；为第一激光测距仪安装位置至刮板输送机外延的垂直距离；为ab与be的夹角；为oh的长度，为推移千斤顶置于端头液压支架中间位置时所述第三激光测距仪与推移千斤顶的距离；为oj的长度；为第三激光测距仪的实际测量距离；将计算结果与设计值l进行对比，若，则表明刮板输送机出现下滑；若，则表明刮板输送机出现上窜；若，则表明刮板输送机未出现上窜或下滑。
10.一种采用上述采煤工作面刮板输送机上窜下滑监测装置的使用方法，其特征在于，包括：s001，在端头液压支架的推移千斤顶安装所述推移行程传感器，在底座靠近巷道侧壁一侧安装所述第一激光测距仪、第二激光测距仪，在底座中档位置安装所述第三激光测距仪，在巷道侧壁安装所述激光标靶接收器，并通过有线或无线的通讯方式将所述推移行程传感器、第一激光测距仪、第二激光测距仪、第三激光测距仪与数据分析装置相连；s002，将所述第一激光测距仪、第二激光测距仪沿水平方向旋转一定角度，测得至所述激光标靶接收器的最短距离，并将数据上传至所述数据分析装置；s003，采集所述推移行程传感器、第三激光测距仪的监测值，并将数据上传至所述数据分析装置；s004，所述数据分析装置通过上述计算方法判断刮板输送机是否发生上窜下滑，并分析发生上窜下滑的原因。
附图说明
11.图1是本发明一个实施例提供的一种采煤工作面刮板输送机上窜下滑监测装置的安装示意图；图2是本发明一个实施例提供的一种采煤工作面刮板输送机上窜下滑监测装置的监测示意图；图3是第一激光测距仪与第二激光测距仪测量的距离不相等导致的刮板输送机下滑示意图；图4是第一激光测距仪与第二激光测距仪测量的距离不相等导致的刮板输送机上窜示意图；图5是第一激光测距仪与第二激光测距仪测量的距离均小于预设值导致的刮板输送机出现上窜示意图；图6是第一激光测距仪与第二激光测距仪测量的距离均大于预设值导致的刮板输送机出现下滑示意图；图7是由于端头液压支架姿态变化导致刮板输送机上窜下滑的计算示意图；图8是由于端头液压支架推移千斤顶发生水平偏移导致刮板输送机上窜下滑的计算示意图；图9是采煤工作面刮板输送机上窜下滑监测装置使用方法的流程图。
具体实施方式
12.以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
13.参照图1-6，本发明提出一种采煤工作面刮板输送机上窜下滑监测装置，包括：推移行程传感器1、第一激光测距仪2、第二激光测距仪3、第三激光测距仪4、激光
标靶接收器5、数据分析装置6，见图1所示；所述推移行程传感器1安装在靠近巷道侧壁的端头液压支架的推移千斤顶上，用于对端头液压支架推移千斤顶的推移行程进行监测，见图2所示；具体的，推移行程传感器1一般置于液压支架的推移千斤顶内部，通过卡尺或拉线测距等方式对推移千斤顶的推移行程进行监测；所述第一激光测距仪2安装在端头液压支架底座前端靠近巷道侧壁一侧，用于测量端头液压支架底座前端与巷道侧壁的距离；所述第二激光测距仪3安装在端头液压支架底座后端靠近巷道侧壁一侧，用于测量端头液压支架底座后端与巷道侧壁的距离；所述第三激光测距仪4安装在端头液压支架底座中档位置，见图1所示，用于监测推移杆的水平偏移量；具体的，端头液压支架通过推移杆与刮板输送机相连，若刮板输送机出现上窜、下滑，则主要表现为以下几种情况，第一是端头液压支架的姿态发生改变，见图3-6所示，本发明通过第一激光测距仪2、第二激光测距仪3来监测端头液压支架底座与巷道侧壁的距离，从而判断液压支架姿态的变化情况；例如，图3为第一激光测距仪2的距离不变或增大，第二激光测距仪3的距离减小，则表明刮板输送机出现下滑，而且工作面此时与巷道侧壁并不垂直，即工作面推进过程中出现了偏移；图4为第一激光测距仪2的距离减小，第二激光测距仪3的距离不变或增大，则表明刮板输送机出现上窜，而且工作面此时与巷道侧壁并不垂直，即工作面推进过程中出现了偏移；图5为第一激光测距仪2的距离减小，第二激光测距仪3的距离也减小，则表明刮板输送机出现上窜，根据二者的相对关系可以判断工作面是否与巷道侧壁垂直；图6为第一激光测距仪2的距离增大，第二激光测距仪3的距离也增大，则表明刮板输送机出现下滑，根据二者的相对关系可以判断工作面是否与巷道侧壁垂直；另外，由于端头液压支架通过推移杆与刮板输送机相连，且推移杆可以发生一定水平角度的偏移，因此，通过第三激光测距仪4可以监测端头液压支架的推移杆是否发生水平偏移，结合推移行程传感器1的监测结果，便可以判断刮板输送机是否发生上窜下滑；所述激光标靶接收器5安装在巷道侧壁上，用于接收第一激光测距仪2、第二激光测距仪3发射的激光束，从而确定端头液压支架的底座前端、后端到巷道侧壁的距离；具体的，由于巷道侧壁一般存在凹凸不平的现象，若直接通过激光测距仪测量端头液压支架底座到巷道侧壁的距离，则有可能出现误判；所述激光标靶接收器5安装在巷道侧壁上，且激光标靶接收器5的表面应与巷道侧面基本平行，防止个别点的凹凸不平导致测量误差等问题；所述数据分析装置6可以安装在端头液压支架上，或放置在端头液压支架附近，通过有线或无线的通讯方式接收推移行程传感器1、第一激光测距仪2、第二激光测距仪3、第三激光测距仪4的监测数据，并进行数据分析。
14.所述第一激光测距仪2、第二激光测距仪3、第三激光测距仪4与端头液压支架底座的外侧面垂直布置，且所述第一激光测距仪2、第二激光测距仪3可以围绕安装轴沿水平方向旋转；具体的，由于端头液压支架的姿态发生变化后，底座与巷道侧壁将不再平行，而是呈现一定夹角，为了测得所述第一激光测距仪2、第二激光测距仪3到所述激光标靶接收器5
的最短距离，即所述第一激光测距仪2、第二激光测距仪3发射的激光束与所述激光标靶接收器5垂直，则所述第一激光测距仪2、第二激光测距仪3应沿水平方向进行一定角度的旋转，本发明设计的第一激光测距仪2、第二激光测距仪3的安装轴与端头液压支架的底座上表面垂直，这样就能满足所述第一激光测距仪2、第二激光测距仪3沿水平方向发生一定角度旋转的要求。
15.通过测量所述第一激光测距仪2、第二激光测距仪3到所述激光标靶接收器5的最短距离，可以计算得出由于端头液压支架姿态变化引起的刮板输送机上窜下滑情况，见图7所示；具体的，设所述第一激光测距仪2的安装位置为a点，所述第二激光测距仪3的安装位置为b点,所述第一激光测距仪2在所述激光标靶接收器5上的最短距离落点为d点，所述第二激光测距仪3在所述激光标靶接收器5上的最短距离落点为e点，则设ad的长度为,be的长度为,ab的长度为；其中、为所述第一激光测距仪2、第二激光测距仪3的实际测量长度，为固定不变值；假设端头液压支架的推移杆与刮板输送机的长度方向垂直时，延长ba直线与刮板输送机外侧边缘的交点为c点，则ac的长度由刮板输送机的固定段长度与端头液压支架的推移杆伸出长度决定，其中端头液压支架的推移杆伸出长度由所述推移行程传感器1进行测量，设为；刮板输送机的固定段长度设为；设ac的长度为，则;设ab与be的夹角为，c点至f点的距离为，则：，则：另外，端头液压支架的推移千斤顶在伸出后可能会发生水平偏移，也会导致刮板输送机产生一定的上窜下滑，见图8所示；假设端头液压支架的推移千斤顶的推移支点为o，沿推移千斤顶至刮板输送机外延的交点为h点，则oh的长度为，oh段主要由推移千斤顶的固定段长度、所述推移行程传感器1测量的伸出长度、刮板输送机的固定段长度相加所得，即;设推移千斤顶置于端头液压支架中间位置时所述第三激光测距仪4与推移千斤顶的距离为，且此时所述第三激光测距仪4在推移千斤顶上的垂直落点为j，见图8所示，则oj的长度为；
所述第三激光测距仪4的实际测量距离为，则由端头液压支架的推移杆偏移导致的刮板输送机的上窜下滑量为：由于刮板输送机的上窜下滑量主要由两部分组成，即端头液压支架的姿态变化，以及推移千斤顶发生水平方向偏移，因此将二者进行加和便可以得到近似结果，将该计算结果与设计值l进行对比，若，则表明刮板输送机出现下滑；若，则表明刮板输送机出现上窜；若，则表明刮板输送机未出现上窜或下滑。
16.由于本发明通过监测端头液压支架的姿态对刮板输送机的上窜下滑进行分析，因此，计算结果能够很好的分析产生上窜下滑的原因，例如：若,且或，则表明设备整体发生上窜或下滑，此时工作面与巷道侧壁基本垂直，没有发生偏移，不用对工作面进行调整；若，则说明工作面机头进尺较快，机尾进尺较慢，由于机头进尺较快导致刮板输送机发生了上窜或下滑；若，则说明工作面机头进尺较慢，机尾进尺较快，由于机头进尺较慢导致刮板输送机发生了上窜或下滑。
17.参照图9，本发明还提出了一种通过上述采煤工作面刮板输送机上窜下滑监测装置对工作面刮板输送机是否发生上窜下滑进行监测的方法，包括：s001，在端头液压支架的推移千斤顶安装所述推移行程传感器1，在底座靠近巷道侧壁一侧安装所述第一激光测距仪2、第二激光测距仪3，在底座中档位置安装所述第三激光测距仪4，在巷道侧壁安装所述激光标靶接收器5，并通过有线或无线的通讯方式将所述推移行程传感器1、第一激光测距仪2、第二激光测距仪3、第三激光测距仪4与数据分析装置6相连；具体的，所述数据分析装置6应放置在端头液压支架附近，方便数据的接收；另外，所述激光标靶接收器5应与巷道侧壁的整体外表面平行，防止因个别点位的凹凸不平影响数据采集；s002，将所述第一激光测距仪2、第二激光测距仪3沿水平方向旋转一定角度，测得至所述激光标靶接收器5的最短距离，并将数据上传至所述数据分析装置6；具体的，由于所述第一激光测距仪2、第二激光测距仪3均可以沿水平方向进行旋
转，因此，在旋转过程中实时监测所述第一激光测距仪2、第二激光测距仪3至激光标靶接收器5的距离，并获取最短距离，此时，所述第一激光测距仪2、第二激光测距仪3与激光标靶接收器5为垂直状态；s003，采集所述推移行程传感器1、第三激光测距仪4的监测值，并将数据上传至所述数据分析装置6；s004，所述数据分析装置6通过上述计算方法判断刮板输送机是否发生上窜下滑，并分析发生上窜下滑的原因。
18.以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。