[发明专利]移动式智能超前支护系统及支护方法

说明书

本发明涉及一种移动式智能超前支护系统及支护方法，所述支护系统的行进装置是由液压马达驱动的履带行走机构；所述的支护装置包括支护底座、顶梁、前梁和具有齿轮油泵的液压缸，顶梁和前梁表面设置红外线传感器用于采集与掘进机的距离以及与工作面顶板的距离数据。所述的控制单元与红外传感器、液压马达控制端、液压缸的齿轮油泵控制端分别相连；用于接收所述红外传感器采集的数据，并控制行进装置的液压马达和支护装置上液压缸的齿轮油泵工作。通过红外传感器和控制单元对掘进机位置和支护顶板实时监测，实现支护系统跟随掘进机前进，并可对支护高度实时进行调整。

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下支护系统及支护方法，特别是一种移动式超前支护系统及支护方法。

背景技术

超前支护系统能够在隧道穿越软弱破碎围岩时，避免因开挖扰动引起较大的围岩变形。加强初期支护，使围岩变形不会超过其容许范围，保证工作面的稳定、避免隧道塌方，避免因塌方而造成的重大经济损失与安全事故，从而达到保证隧道施工安全的目的。

液压支架作为超前支护系统的主要设备，是以高压液体为动力，由液压系统和电液控制系统组成。在综采自动化工作面上，液压支架的跟机自动化是最大的难题，目前超前支护主要依靠人力操控，很难做到自动化、高效化。此外，由于工作面顶板、底板存在一定程度的变化，导致液压支架支护不稳定，影响其支护功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种移动式智能超前支护系统及支护方法，对掘进机位置和支护顶板实时监测，实现支护系统跟随掘进机前进，并可对支护高度实时进行调整的目的。

为解决以上技术问题，根据本发明的一个方面，提供一种移动式智能超前支护系统，包括移动支护系统和监测与控制系统，

所述移动支护系统包括行进装置和支护装置，所述行进装置是由液压马达驱动的履带行走机构；所述的支护装置包括支护底座、顶梁、前梁和具有齿轮油泵的液压缸，支护底座固定于履带行走机构上部，顶板上部通过液压缸支撑顶梁，前梁通过液压缸与顶板前端铰接；

所述的监测与控制系统，包括红外传感器和控制单元，

所述的红外传感器，设置于顶梁和前梁表面，至少用于采集与掘进机的距离以及与工作面顶板的距离数据；

所述的控制单元与红外传感器、液压马达控制端、液压缸的齿轮油泵控制端分别相连；用于接收所述红外传感器采集的数据，并控制行进装置的液压马达和支护装置上液压缸的齿轮油泵工作。

进一步地，所述的控制单元内设置有数据处理模块，一方面，数据处理模块根据红外传感器采集的与掘进机的距离数据确定行进装置的行进位移；另一方面，数据处理模块根据红外传感器采集的工作面顶板距离数据确定支护高度。

进一步地，所述的控制单元与红外传感器、液压马达控制端、液压缸的齿轮油泵控制端分别分别通过有线或无线连接。

进一步地，所述的行进装置包括承重底板和侧梁，两个侧梁分别固定于履带行走机构的两侧连接固定，承重底板固定于侧梁上部。

根据本发明的另一方面，提供一种移动智能超前支护方法，采用权利要求1所述的移动式智能超前支护系统，包括步骤：

S1：在控制单元的数据处理模块中预设巷道掘进轨迹、掘进机初始位姿信息和各个红外传感器的检测域；

S2：红外传感器采集与掘进机的距离数据，将上述数据传递给控制单元；

S3：控制单元中的数据处理模块根据上述数据，结合红外传感器自身位置、预设的掘进轨道和掘进机的初始位姿，处理得到行进装置在x方向与y方向移动的位移以及转角，由控制单元将行进装置移动的工作指令传递给液压马达；

S4：液压马达根据收到的工作指令，驱动行进装置前进到指定位置，将支护装置运送到工作位置；