一种露天煤矿全连续开采系统的控制平台及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种露天煤矿全连续开采系统的控制平台及控制方法，包括岩性探测模块、露采机控制模块、转载控制模块、运移控制模块和远程交互模块，该控制方法能够自主控制完成露天煤矿的全连续高效开采及后配套施工作业，实现各施工设备的智能化施工，自主调节施工参数与工艺系数，独立完成采煤及后配套全部施工作业，人工可远程控制。本发明专利技术自动化施工效率高，作业精度高，并可相互配合快速完成施工作业，为大型露天煤矿全连续开采施工提供理论依据。据。据。

【技术实现步骤摘要】
一种露天煤矿全连续开采系统的控制平台及控制方法


[0001]本专利技术属于露天煤矿全连续开采
，涉及一种露天煤矿全连续开采系统的控制平台及控制方法。

技术介绍

[0002]为解决露天煤矿单斗
‑
卡车间断开采工艺带来非连续化作业、综合效率低、成本高、安全性差、生产均衡性差及环保压力大等诸多问题，国内外部分厂家采用露天煤矿全连续开采系统，实现煤层从截割、破碎、转载、运输到提升的全连续开采工艺系统，并针对中厚煤层露天开采，提出了全连续分层开采工艺方法，实现上、下煤层甚至多煤层的的同步开采，保证煤炭年开采量。
[0003]目前，国内外全连续开采系统已经实现传统单体煤层的开采功能，并能够完成整个露天矿区的开采，随着复杂条件的露天矿区越来越多，待开采煤层的结构复杂，煤层特性多变，施工难度大，传统的全连续开采系统设备及配套施工方法已无法完成复杂地层的开采，同时整套系统各设备仍需依赖较多现场人员辅助部分工作，人工劳动强度大，作业环境恶劣，需要人工进行调节各设备的施工参数，为了大幅降低工人的劳动强度，使工作人员远离危险区域，提高整体施工作业的安全性和施工效率，实现整个露天矿区无人智能化作业，保障操作人员安全，研制智能化控制平台是核心问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种露天煤矿全连续开采系统的控制平台及控制方法，以实现自主控制完成露天煤矿的全连续高效开采及后配套施工作业，实现各施工设备的智能化施工，独立完成采煤及后配套全部施工作业。r/>[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0006]一种露天煤矿全连续开采系统的控制平台，全连续开采系统包括第一露采机、第一双回转转载机、第一一字型转载机、第二一字型转载机、第一履带式卸料车、第二露采机、第二双回转转载机、第二履带式卸料车、移置式皮带机、端帮大倾角带式输送机、固定式皮带机和煤仓；其中，第一双回转转载机、第一一字型转载机、第二一字型转载机和第一履带式卸料车组成第一组施工设备，第二双回转转载机和第二履带式卸料车组成第二组施工设备，煤仓、固定式皮带机、端帮大倾角带式输送机和移置式皮带机组成第三组施工设备；该控制平台包括岩性探测模块、露采机控制模块、转载控制模块和运移控制模块；
[0007]所述岩性探测模块用于探测露采机截割齿力学特性和待采区煤层特性以得到截割齿力学综合数据值和煤层特性综合数据值，从而获取初始作业环境信息并计算作业环境综合数据值；
[0008]所述露采机控制模块用于对获取的作业环境综合数据值进行处理，得到露采机工作参数并进行实时调节；露采机工作参数包括大臂截割速度、滚筒转速和刮板转速；
[0009]所述转载控制模块用于对露采机工作参数进行识别得到露采机的施工能力，进而
对第一组施工设备和第二组施工设备进行工作能力匹配，得到各施工设备的工作参数，并进行实时调节；其中，第一组施工设备的工作能力根据第一露采机进行匹配，第二组施工设备的工作能力根据第二露采机进行匹配；
[0010]所述运移控制模块用于对第一履带式卸料车和第二履带式卸料车的工作参数进行识别得到第一履带式卸料车和第二履带式卸料车的施工能力，进而对第三组施工设备进行工作能力匹配，得到各施工设备的运行参数，并进行实时调节。
[0011]本专利技术还包括如下技术特征：
[0012]可选地，所述截割齿力学综合数据值为：
[0013][0014]式中：Q1为截割齿力学综合数据值，N；c1、c2、c3、c4为变量系数，均为0～3之间的实数；a、b、c、d为调节系数，根据露天煤矿现场条件进行取值，均为0～2之间的实数；F1为钻进力，N；F2为切向力，N；F3为摩擦阻力，N；f4为振动扭矩，N
·
m；R为第一露采机和第二露采机截割齿半径，m；
[0015]所述煤层特性综合数据值为：
[0016]Q2＝x1·
X1+x2·
Y2+x3·
Z3ꢀꢀꢀ
(2)
[0017]式中：Q2为煤层特性综合数据值，x1，x2，x3分别为加权系数，根据露天煤矿现场条件进行取值，均为0～1之间的实数；且x1+x2+x3＝1，X1为煤层抗压强度，MPa；X2为煤层抗剪强度，MPa，X3为煤层抗拉强度，MPa；
[0018]所述作业环境综合数据值为：
[0019]Q＝m1·
Q1+m2·
Q2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0020]式中：Q1为截割齿力学综合数据值，Q2为煤层特性综合数据值；m1为截割齿单位调节系数，m2为煤层特性单位调节系数，均为0～1之间的实数，根据露天煤矿现场条件进行取值。
[0021]可选地，所述露采机截割齿承受的钻进力、切向力、摩擦阻力和振动扭矩，以及煤层抗压强度、煤层抗剪强度和煤层抗拉强度，分别通过在露采机截割齿上均布的力学传感器和煤层剪切仪测得。
[0022]可选地，定义作业环境综合数据值满足下式：
[0023][0024][0025]上式中，Q为作业环境综合数据值；M为全连续开采系统的总施工能力；
[0026]Q
γ1
，Q
γ2
为第一露采机和第二露采机对应的日产量；
[0027]L1，L2为第一露采机和第二露采机对应的工作面长度；
[0028]i1，i2为第一露采机和第二露采机割煤速度与空刀牵引速度之比；
[0029]v1，v2为第一露采机和第二露采机大臂截割速度；
[0030]T1，T2为第一露采机和第二露采机平均日生产时间；
[0031]C1，C2为第一露采机和第二露采机的回采率；
[0032]B1，B2为第一露采机和第二露采机的滚筒转速；
[0033]H1，H2为第一露采机和第二露采机的刮板转速；
[0034]γ为煤的容量；
[0035]求解上式(4)和(5)，得出最优的大臂截割速度v1、v2，滚筒转速B1、B2和刮板转速H1、H2作为第一露采机和第二露采机运行工作参数。
[0036]可选地，所述露采机的施工能力为：
[0037]F
11
＝T1*L1*C1‑
B1*H1*γ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0038]F
12
＝T2*L2*C2‑
B2*H2*γ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0039]式中：F
11
，F
12
分别为第一露采机的施工能力和第二露采机的施工能力；T1，T2为第一露采机和第二露采机平均日生产时间；L1，L2为第一露采机和第二露采机对应的工作面长度；C1，C2为第一露采机和第二露采机的回采率；B1，B2为第一露采机和第二露采机的滚筒转速；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种露天煤矿全连续开采系统的控制平台，全连续开采系统包括第一露采机、第一双回转转载机、第一一字型转载机、第二一字型转载机、第一履带式卸料车、第二露采机、第二双回转转载机、第二履带式卸料车、移置式皮带机、端帮大倾角带式输送机、固定式皮带机和煤仓；其中，第一双回转转载机、第一一字型转载机、第二一字型转载机和第一履带式卸料车组成第一组施工设备，第二双回转转载机和第二履带式卸料车组成第二组施工设备，煤仓、固定式皮带机、端帮大倾角带式输送机和移置式皮带机组成第三组施工设备；其特征在于，该控制平台包括岩性探测模块、露采机控制模块、转载控制模块和运移控制模块；所述岩性探测模块用于探测露采机截割齿力学特性和待采区煤层特性以得到截割齿力学综合数据值和煤层特性综合数据值，从而获取初始作业环境信息并计算作业环境综合数据值；所述露采机控制模块用于对获取的作业环境综合数据值进行处理，得到露采机工作参数并进行实时调节；露采机工作参数包括大臂截割速度、滚筒转速和刮板转速；所述转载控制模块用于对露采机工作参数进行识别得到露采机的施工能力，进而对第一组施工设备和第二组施工设备进行工作能力匹配，得到各施工设备的工作参数，并进行实时调节；其中，第一组施工设备的工作能力根据第一露采机进行匹配，第二组施工设备的工作能力根据第二露采机进行匹配；所述运移控制模块用于对第一履带式卸料车和第二履带式卸料车的工作参数进行识别得到第一履带式卸料车和第二履带式卸料车的施工能力，进而对第三组施工设备进行工作能力匹配，得到各施工设备的运行参数，并进行实时调节。2.如权利要求1所述的露天煤矿全连续开采系统的控制平台，其特征在于，所述截割齿力学综合数据值为：式中：Q1为截割齿力学综合数据值，N；c1、c2、c3、c4为变量系数，均为0～3之间的实数；a、b、c、d为调节系数，根据露天煤矿现场条件进行取值，均为0～2之间的实数；F1为钻进力，N；F2为切向力，N；F3为摩擦阻力，N；f4为振动扭矩，N
·
m；R为第一露采机和第二露采机截割齿半径，m；所述煤层特性综合数据值为：Q2＝x1·
X1+x2·
Y2+x3·
Z3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中：Q2为煤层特性综合数据值，x1，x2，x3分别为加权系数，根据露天煤矿现场条件进行取值，均为0～1之间的实数；且x1+2+3＝1，X1为煤层抗压强度，MPa；X2为煤层抗剪强度，MPa，X3为煤层抗拉强度，MPa；所述作业环境综合数据值为：Q＝m1·
Q1+m2·
Q2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中：Q1为截割齿力学综合数据值，Q2为煤层特性综合数据值；m1为截割齿单位调节系数，m2为煤层特性单位调节系数，均为0～1之间的实数，根据露天煤矿现场条件进行取值。3.如权利要求2所述的露天煤矿全连续开采系统的控制平台，其特征在于，所述露采机
截割齿承受的钻进力、切向力、摩擦阻力和振动扭矩，以及煤层抗压强度、煤层抗剪强度和煤层抗拉强度，分别通过在露采机截割齿上均布的力学传感器和煤层剪切仪测得。4.如权利要求2所述的露天煤矿全连续开采系统的控制平台，其特征在于，定义作业环境综合数据值满足下式：境综合数据值满足下式：上式中，Q为作业环境综合数据值；M为全连续开采系统的总施工能力；Q
γ1
，Q
γ2
为第一露采机和第二露采机对应的日产量；L1，L2为第一露采机和第二露采机对应的工作面长度；i1，i2为第一露采机和第二露采机割煤速度与空刀牵引速度之比；v1，v2为第一露采机和第二露采机大臂截割速度；T1，T2为第一露采机和第二露采机平均日生产时间；C1，C2为第一露采机和第二露采机的回采率；B1，B2为第一露采机和第二露采机的滚筒转速；H1，H2为第一露采机和第二露采机的刮板转速；γ为煤的容量；求解上式(4)和(5)，得出最优的大臂截割速度v1、v2，滚筒转速B1、B2和刮板转速H1、H2作为第一露采机和第二露采机运行工作参数。5.如权利要求4所述的露天煤矿全连续开采系统的控制平台，其特征在于，所述露采机的施工能力为：F
11
＝T1*L1*C1‑
B1*H1*γ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)F
12
＝T2*L2*C2‑
B2*H2*γ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)式中：F
11
，F
12
分别为第一露采机的施工能力和第二露采机的施工能力；T1，T2为第一露采机和第二露采机平均日生产时间；L1，L2为第一露采机和第二露采机对应的工作面长度；C1，C2为第一露采机和第二露采机的回采率；B1，B2为第一露采机和第二露采机的滚筒转速；H1，H2为第一露采机和第二露采机的刮板转速；γ为煤的容量；对第一组施工设备和第二组施工设备进行工作能力匹配，通过下式进行匹配计算：对第一组施工设备和第二组施工设备进行工作能力匹配，通过下式进行匹配计算：式中：F
11
，F
12
分别为第一露采机和第二露采机的施工能力；i为第一组施工设备的设备种类，i取1～4，分别对应第一双回转转载机、第一一字型转载机、第二一字型转载机和第一履带式卸料车；j为第二组施工设备的设备种类，j取1～2，分别对应第二双回转转载机和第二履带式卸料车；X
1i
，X
2j
分别对应第一组施工设备和第二组施工设备的数量；C
1i
，C
2j
分别对应第一组施工设备和第二组施工设备的施工工作系数；设备基本施工工
作参数标定为1，设备实际工作参数与设备基本施工工作参数相除，得出设备施工工作系数，取值为正数；Q
1i
，Q
2j
分别对应第一组施工设备和第二组施工设备的施工速度；T
1i
，T
2j
分别对应第一组施工设备和第二组施工设备的有效施工时间；K
1i
，K
2j
分别对应第一组施工设备和第二组施工设备的利用率；W

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小刚，李旭涛，刘志明，刘朝，薛建勇，张世明，贺海波，
申请(专利权)人：中煤科工集团信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：