[发明专利]采用太赫兹成像技术的采煤机煤岩分布识别装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤岩界面识别的装置与方法，具体涉及一种采用太赫兹成像技术的采煤机煤岩分布识别装置及方法，属于煤岩界面识别技术领域。

背景技术

煤岩界面自动识别是实现采煤机滚筒自动调高及采煤工作面自动化控制首先遇到的问题。进行煤岩界面识别的目的是确保滚筒在煤层中进行截割工作，及时防止滚筒截齿切入岩石，以防事故发生。当前，采煤机煤岩界面识别技术已发展到记忆截割煤岩界面识别阶段。该技术具有截割状态识别传感器和处理器。该技术在采煤机自动截割循环之前，预先采用人工施教方式进行采煤机第一刀截割，同时，在采煤机截割过程中，由处理器记忆采煤机各截割位置处滚筒高度轨迹参数。然后，从第二循环开始，利用处理器记忆的上一截割循环各位置处的滚筒高度轨迹参数来控制滚筒在本截割割循环对应位置处的滚筒高度，同时，利用截割状态识别传感器对滚筒当前截割状态进行识别，若滚筒截齿切入岩石，则由处理器控制采煤机调高油缸和调高滚筒下降，直至滚筒截割至煤层，同时，处理器记忆当前位置处的滚筒高度轨迹参数，作为下一截割循环对应位置处的滚筒高度参数。可见，传统煤岩界面识别技术只有当滚筒截齿切入岩石的问题发生后，才能识别出滚筒截齿的截岩状态，因此，煤岩界面识别结果落后于工作条件变化，滚筒的调高控制更加落后于工作条件的变化。从控制方法上看，记忆截割煤岩界面识别技术是一种基于反馈控制的煤岩界面识别方法。传统记忆截割煤岩界面识别技术实现框图如附图2所示。

太赫兹技术近年来出现的电磁新技术。太赫兹的频率很高、波长很短，具有很高的时域频谱信噪比，且在浓烟、沙尘环境中传输损耗很少，可以穿透墙体对房屋内部进行扫描，可以对“墙后”物体进行三维立体成像，因此，太赫兹成像具有独特优势，目前已经开始进入商业应用阶段。

由于当前记忆截割煤岩界面识别技术存在以上不足之处，因此尽管记忆截割技术取得了一定的效果，但不是十分令人满意，只能在有限的地质条件下使用。而太赫兹成像具有的独特优势，为解决当前记忆截割煤岩界面识别技术中存在的问题提供了可靠的解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对已有记忆截割煤岩界面识别技术中存在的不足之处，提供一种采用太赫兹成像技术的采煤机煤岩分布识别装置及方法；在上一截割循环识别到煤层中有岩石的截割位置处，处理器输出信号至报警装置发出报警信号。在整个截割循环过程中，太赫兹成像煤岩分布识别传感器对下一截深内的煤岩分布情况进行识别，识别结果信号输出至处理器，处理器根据煤岩分布识别方法对该识别结果进行处理、存储，存储结果处理结果作为在下一截割循环对应位置处、处理器输出信号至调高油缸和调高滚筒或报警装置的依据。

一种采用太赫兹成像技术的采煤机煤岩分布识别装置，包括处理器、调高油缸、调高滚筒和报警装置，还包括太赫兹成像煤岩分布识别传感器；太赫兹成像煤岩分布识别传感器输出至处理器，处理器输出信号至调高油缸，调高油缸输出信号至调高滚筒，或处理器输出信号至报警装置。

一种采用太赫兹成像技术的采煤机煤岩分布识别方法，包括以下步骤：

a.将太赫兹成像煤岩界面识别传感器安装在采煤机机身合适位置上；

b.在采煤机自动截割之前，采用人工施教方式进行第一刀截割，由处理器记忆、存储滚筒在各截割位置处的滚筒高度轨迹参数，即确定各截割位置处的设定截割状态（默认截煤）参数；同时，太赫兹成像煤岩分布识别传感器对下一截深内的煤岩分布情况进行识别；

c.太赫兹成像煤岩分布识别传感器的识别结果信号输出至处理器，处理器根据煤岩分布识别方法对该识别结果进行处理、存储，存储结果处理结果作为下一截割循环对应位置处、处理器输出信号至调高油缸和调高滚筒或报警装置的依据；

d.从第二截割循环开始，采煤机开始自动截割循环，在纯煤层截割位置处，处理器根据存储的设定截割状态（默认截煤）时的滚筒高度轨迹参数自动驱动调高油缸及调高滚筒，实现滚筒高度自动调整；在上一截割循环识别到顶板有岩石的截割位置处，根据顶板岩石及纯煤层厚度信息，处理器输出对应的下调滚筒高度信号，下调滚筒高度至纯煤层后，由处理器修改、记忆当前滚筒高度轨迹参数，作为下一截割循环对应位置处滚筒高度轨迹参数的设定截割状态（默认截煤）参数；在上一截割循环识别到煤层中有岩石的截割位置处，处理器输出信号至报警装置发出报警信号。