[发明专利]一种薄煤层无人工作面自动移架约束模型的构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿移架模型的构建方法，具体是一种薄煤层无人工作面自动移架约束模型的构建方法。

背景技术

经过多年的开采，我国不少地区矿井的中厚和厚煤层的储量已接近枯竭，而对于薄煤层（厚度≤1.3m）的开采，长期由于经济技术和安全等原因而处于缓慢发展的状态。我国煤炭储量中薄煤层的可采储量约为61.5亿t，占全国煤炭总可采储量的19%左右，然而据不完全统计，我国薄煤层的年产量只占全国煤炭总产量的10.4%左右，产量与储量的比例严重失调。

无人工作面采煤技术是解决煤炭行业安全生产和可持续发展的重要途径，特别是对于我国长期发展缓慢甚至处于停滞状态的难采薄煤层的开采，将具有重要战略意义。无人工作面主要机采设备包括矮机身采煤机、刮板输送机和液压支架，采煤机沿工作面往返牵引割煤，并将落煤装入刮板输送机中，刮板输送机将落煤运出工作面，再通过转载机和可伸缩带式输送机将煤运出，液压支架完成支护工作面顶板和将机采设备沿走向推进的功能。虽然三种机采设备是相互独立、分开控制的，但是，在运行中是相互制约、相互协调的，运行中存在着约束关系。在采煤过程中，机采设备必须按照这种约束关系运行，才能正常协调的工作，充分发挥设备的生产能力。否则，设备之间将发生干涉，出现诸如采煤机截割顶梁，支护不及时等现象。工作面的顶底板条件、采煤机结构尺寸和液压支架结构等，直接影响机采设备之间的约束关系。

本发明内容

技术问题：为了克服现有薄煤层无人工作面液压支架与其它机采设备之间的约束关系技术的不足，本发明的目的是要提供一种思路简单、运算合理和自动化程度高，生产效益、安全性和可靠性好，可实现液压支架与其它机采设备之间约束关系的一种薄煤层无人工作面自动移架约束模型的构建方法。

技术方案：本发明的目的通过如下技术方案实现：以薄煤层无人工作面液压支架与其它机采设备之间的约束关系为基础，构建采煤机和液压支架之间的运行约束模型；在采煤机沿无人工作面往返牵引割煤时，支架上红外接收器接收采煤机上红外发射器发出的红外线，并以接收到红外线的一架支架为定点，控制前滚筒前方的支架收起护帮板，避免前滚筒截割护帮板，及控制后滚筒之后的十架支架推溜十分之一行程，使后滚筒之后十架支架宽度范围内的刮板输送机按照距离后滚筒由远及近顺序向前推进，形成弯曲段，完成整个推溜行程的支架执行降移升动作，从而实现支架与采煤机的位移和牵引方向之间的相互约束关系；构建方法具体步骤如下：

a、将无人工作面内液压支架从左至右进行顺序编号：1，2，3…，N；矮机身采煤机沿无人工作面往返牵引割煤时，液压支架上红外线接收器接收矮机身采煤机上红外线发射器发出的红外线，以接收到红外线的一架液压支架为定点，用K表示工作面左端与定点之间按支架架数计算的距离，即式中K为不大于（x₀/l）的最大整数；x₀表示工作面左端与定点之间距离；l为支架间距；

b、将定点到矮机身采煤机前滚筒的水平投影距离L₁换算为按支架架数计算的取整数△K_1，即将定点到矮机身采煤机后滚筒的水平投影距离L₂换算为按支架架数计算的取整数△K₂，即并定义：i∈（0，1，2，…，）；

c、将矮机身采煤机从左向右沿无人工作面牵引定为正方向牵引，从右向左牵引定为负方向牵引，用变量x表示矮机身采煤机的牵引方向，即：

d、用T_i表示液压支架的相关动作，如升柱、降柱、前移、推溜；下标表示第i个动作（i=0，1，2，…，）；定义12个动作符号如下：

T₀：收护帮板；T₁：伸护帮板并推溜1/10行程；T₂：推溜1/5行程；T₃：推溜3/10行程；T₄：推溜2/5行程；T₅：推溜1/2行程；T₆：推溜3/5行程；T₇：推溜7/10行程；T₈：推溜4/5行程；T₉：推溜9/10行程；T₁₀：推溜1个行程；T₁₁：降移升；