智能化割煤及跟机方法以及装置

技术领域

本申请涉及煤炭自动化开采应用技术领域，尤其涉及一种智能化割煤及跟机方法以及装置。

背景技术

相关技术中，现有的割煤循环作业图及液压支架跟机工艺常适用于近水平综采工作面。在进行大倾角综采工作面的采煤作业时，无法保证工作面刮板运输机满足“三平两直”中的一直。还有，推溜方式适用于近水平工作面，用于大倾角工作面会出现刮板运输机“上窜下滑”现象，需要人工调整支架，采煤效率低。而且，现有的割煤循环作业图跟机阶段较多，电液控参数设置较多，对采煤机触发点设置较多，影响采煤效率。

发明内容

本申请提供了一种智能化割煤及跟机方法以及装置，以至少提高采煤效率，适用于大倾角综采工作面。本申请的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种智能化割煤及跟机方法，包括：

获取采煤机的位置信息，其中，所述采煤机根据采煤工作面循环作业图进行采煤作业，所述采煤工作面循环作业图中设有若干进刀位置；

根据所述采煤机的位置信息，判断液压支架当前所处的跟机阶段以及控制所述液压支架执行所述当前所处的跟机阶段的跟机动作；其中，

所述液压支架包括多个跟机阶段，所述多个跟机阶段是基于所述若干进刀位置进行划分的，所述多个跟机阶段中的第一阶段包括支架半行程跟机推溜，所述多个跟机阶段中的第二阶段包括支架补充移架以及推溜矫正。

第二方面，本申请实施例提供了一种智能化割煤及跟机装置，包括：

位置获取模块，用于获取采煤机的位置信息，其中，所述采煤机根据采煤工作面循环作业图进行采煤作业，所述采煤工作面循环作业图中设有若干进刀位置；

跟机控制模块，用于根据所述采煤机的位置信息，判断液压支架当前所处的跟机阶段以及控制所述液压支架执行所述当前所处的跟机阶段的跟机动作；其中，

所述液压支架包括多个跟机阶段，所述多个跟机阶段是基于所述若干进刀位置进行划分的，所述多个跟机阶段中的第一阶段包括支架半行程跟机推溜，所述多个跟机阶段中的第二阶段包括支架补充移架以及推溜矫正。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面所述的智能化割煤及跟机方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述方法的步骤。

基于上述技术方案，本申请实施例的智能化割煤及跟机方法以及装置，满足对开采工作面中“三平两直”中刮板运输机直的要求，对刮板运输机的推溜方式做了优化处理，防止了大倾角综采工作面刮板运输机出现上窜下滑的现象。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理，并不构成对本申请的不当限定。

图1是根据本申请一实施例的智能化割煤及跟机方法的示意性流程图。

图2是根据本申请一另实施例的智能化割煤及跟机方法的示意性流程图。

图3是本申请一示例的工作面液压支架摆放图。

图4是本申请一示例的阶段1的示意图。

图5是本申请一示例的阶段2第一项功能示意图。

图6是本申请一示例的阶段2第二项功能第1步示意图。

图7是本申请一示例的阶段2第二项功能第2至9步示意图。

图8是本申请一示例的阶段2第三项功能示意图。

图9是本申请一示例的阶段3的示意图。

图10是本申请一示例的阶段4的示意图。

图11是本申请一示例的阶段6的示意图。

图12是根据本申请实施例的智能化割煤及跟机装置的示意性框图。

图13是根据本申请实施例的电子设备的示意性框图。

具体实施方式

为了使本领域普通人员更好地理解本申请的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是，本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在大倾角开采过程中，高效的割煤循环作业图有利于提高开采效率，液压支架安全、稳定的跟机工艺更是保证安全生产的核心。本申请提出新的采煤机循环作业图，并结合新的采煤机循环作业图给出液压支架全工作面跟机工艺，并在跟机工艺中对跟机推溜进行优化。最终达到在大倾角综采工作面满足工作面“三平两直”中刮板运输机直，减少跟机阶段，防止“上窜下滑”现象的出现。

图1示出了根据本申请实施例的智能化割煤及跟机方法的示意性流程图。需要说明的是，本申请实施例的智能化割煤及跟机方法可应用于本申请实施例的智能化割煤及跟机装置。该智能化割煤及跟机装置可被配置于电液控制装置等电子设备上。如图1所示，该智能化割煤及跟机方法可以包括如下步骤。

在步骤S101中，获取采煤机的位置信息，其中，所述采煤机根据采煤工作面循环作业图进行采煤作业，所述采煤工作面循环作业图中设有若干进刀位置。

在一些实现方式中，液压支架控制器通过安装于采煤机上的红外装置获取采煤机的位置信息。

所述若干进刀位置包括第一上行支架位置、第二上行支架位置、第三上行支架位置、第一下行支架位置、第二下行支架位置以及第三下行支架位置。

在步骤S102中，根据所述采煤机的位置信息，判断液压支架当前所处的跟机阶段以及控制所述液压支架执行所述当前所处的跟机阶段的跟机动作；其中，所述液压支架包括多个跟机阶段，所述多个跟机阶段是基于所述若干进刀位置进行划分的，所述多个跟机阶段中的第一阶段包括支架半行程跟机推溜，所述多个跟机阶段中的第二阶段包括支架补充移架以及推溜矫正。

在本申请的实施例中，所述液压支架包括六个跟机阶段。

在一些实施例中，所述根据所述采煤机的位置信息，判断液压支架当前所处的跟机阶段以及控制所述液压支架执行所述当前所处的跟机阶段的跟机动作，包括：

步骤S201，当采煤机位置上行至第一上行支架位置之后，判断所述当前所处的跟机阶段为第一阶段，随着所述采煤机上行割煤至第二上行支架位置，控制第一范围支架执行半行程跟机推溜，以及控制端头支架完成跟机推溜之后执行移架。

本步骤(即阶段1)的主要功能为：支架进行半行程(截深的一半)跟机推溜以及端头支架补充移架。其中，截深指采煤机沿工作面推进方向一次割煤的宽度。

大倾角工作面一端处于地势低处，一端处于地势高处，将液压支架(本申请简称支架)依次摆放到工作面上。需要说明的是，在本申请中，采煤机由小号支架编号向大号支架编号运行为上行，即采煤机上坡，采煤机由大号支架编号向小号支架编号运行为下行，即采煤机下坡。采煤机位置即采煤机正中心所对应的位置。

端头支架推溜结束之后，按照预设顺序，例如从大到小的顺序进行依次移架。

当采煤机位置持续上行到第二上行支架位置之后，进入到阶段2。即采煤机持续上行至末端支架位置附近，完成上行割煤及跟机。

在本实施例中，第一范围支架执行半行程跟机推溜时，侧推动作跟随推溜动作同时执行。

步骤S202，当所述采煤机上行至所述第二上行支架位置之后，判断所述当前所处的跟机阶段为第二阶段，控制第二范围支架执行补充移架。

阶段1中由于长期保持侧推动作跟随推溜动作同时执行，则会导致刮板运输机出现“上窜”的现象，因此，在阶段2进行偏移量调整。本步骤即阶段2的主要功能为：支架补充移架，以及防止出现“上窜下滑”推溜。

在本实施例中，第二范围支架执行补充移架，包括：

控制所述第二范围支架内的第一小范围支架按预设顺序执行补充移架；

所述第一小范围支架完成补充移架之后，控制所述第一小范围支架推出蛇形段，其中，距离所述采煤机最远的支架推出距离最大，距离所述采煤机最近的支架推出距离最小；其中，所述第一小范围支架的所有支架的推溜动作同时执行；

分N步依次触发所述第二范围支架内的N个第二小范围支架执行全行程推溜，其中，所述N个第二小范围支架的支架个数相同，相邻触发的两个第二小范围支架存在重叠范围支架；N为大于1的正整数；所述N个第二小范围支架之中除端头的若干支架的推溜动作同时执行之外，所述N个第二小范围支架之中的其余支架均为依次延时预设时间执行推溜动作；

端头支架执行移架。

其中，所述N个第二小范围支架执行全行程推溜时，侧推动作跟随推溜动作同时执行。

本实施例采用分N步依次触发所述第二范围支架内的N个第二小范围支架执行全行程推溜的过程中，且相邻触发的两个第二小范围支架存在重叠范围支架。例如，第i步，触发50#至40#范围内支架全行程推溜；第i+1步，触发45#至35#范围内支架全行程推溜；推溜过程中，重叠部分可执行两次推溜，可有效提高推溜位置的准确度。

作为一个示例，延时的预设时间可以为500毫秒。

N个第二小范围支架之中除端头的若干支架的推溜动作同时执行，其主要目的是调整阶段1推溜时产生的偏移量；侧推动作跟随推溜动作同时执行，其主要目的是防止刮板运输机出现“下滑”现象。

步骤S203，当所述采煤机位置下行至所述第一下行支架位置之后，判断所述当前所处的跟机阶段为第三阶段，随着所述采煤机位置下行割煤至第二下行支架位置，控制距离所述采煤机后滚筒预设支架个数的第三范围支架执行跟机移架。

本步骤即阶段3的主要功能为：支架跟机移架。

在本阶段，采煤机下行到某一位置之后，采煤机执行下行割煤，跟随采煤机下行割煤，在距离采煤机后滚筒1个支架进行跟机移架，跟机移架范围可设置。

步骤S204，当所述采煤机位置下行至所述第二下行支架位置之后，判断所述当前所处的跟机阶段为第四阶段，随着所述采煤机下行割煤至第三下行支架位置，控制第四范围支架执行全行程推溜，控制端尾支架执行跟机拉架，控制距离所述采煤机后滚筒预设支架个数的第五范围支架执行跟机移架。

本步骤即阶段4的主要功能为：支架全行程推溜、跟机移架以及补充移架。

随着采煤机位置下行到第二下行支架位置，第四范围支架执行全行程推溜，其中，推溜顺序可以从小号支架到大号支架依次延时500毫秒。

第四范围支架执行全行程推溜执行结束后，控制端尾支架按照从大到小的顺序依次拉架。

支架跟随采煤机下行割煤，在距离采煤机后滚筒1个支架进行跟机移架，跟机移架范围即第五范围支架可设置，此项功能可与前两项功能同步进行。

步骤S205，当所述采煤机下行至所述第三下行支架位置之后，判断所述当前所处的跟机阶段为第五阶段，控制所述采煤机清浮煤。

本步骤即阶段5的主要功能为：清浮煤。

阶段5支架无需移架、推溜动作。采煤机割透机头后开始进行扫煤。采煤机扫煤结束后，采煤机位置上行到第三上行支架位置进入到阶段6。

步骤S206，当所述采煤机上行至第三上行支架位置之后，判断所述当前所处的跟机阶段为第六阶段，控制第六范围支架执行跟机移架，以完成补充移架。

本步骤即阶段6的主要功能为：支架补充移架。

阶段6主要执行功能1项：

第六范围支架按照从大号支架到小号支架的顺序依次移架。

阶段6完成之后，采煤机继续上行，当采煤机位置上行到第一上行支架位置重新进入到阶段1，开始执行阶段1的主要功能。采煤机和液压支架按照阶段1至阶段6开始循环执行，即采煤机进入到循环作业。

循环执行上述过程(即阶段1-阶段6)，完成采煤。

还需要说明的是，在阶段1至阶段6中的涉及的多个采煤机位置和多个支架范围符合作业规程。

本申请实施例的智能化割煤及跟机方法，提出了一种新的采煤机割煤循环作业图以及液压支架全工作面跟机控制方法，新的采煤机割煤循环作业图减少了大倾角全工作面跟机阶段，减少控制器参数设置，使工艺简单，对采煤机限制少，便于使用，不仅可以提高开采效率，保证开采安全，还可以满足对开采工作面中“三平两直”中刮板运输机直的要求，且对刮板运输机的推溜方式做了优化处理，防止了大倾角综采工作面刮板运输机出现上窜下滑的现象。

在一些实施例中，所述第二范围支架补充移架之后，还包括：

所述采煤机割透机尾之后，控制所述采煤机在包括端尾支架在内的第七范围支架内执行扫煤动作。

也就是说，在阶段2的推溜过程中，采煤机正常进行割煤，采煤机割透机尾后，采煤机位置可以在包括端尾支架在内的若干支架范围内进行扫煤，扫煤次数不限，也可不需要扫煤立即进入下一阶段3。采煤机扫煤结束后，采煤机位置下行至第一下行支架位置(参数17，可设置)进入到阶段3。

下面以一具体示例进行说明。

本示例以全工作面68个支架为例对上述6个阶段进行说明，如图3所示为工作面上的支架摆放图，68个支架的支架编号分别为1#-68#。

如图4所示，采煤机位置上行到20#支架(第一上行支架位置，参数1，可设置)进入到阶段1。

阶段1主要执行功能包括两项。

第一项功能，随着采煤机上行，支架1#(参数2，可设置)至49#(参数3，可设置)支架进行半行程(截深的一半)跟机推溜；其中，侧推动作跟随推溜动作同时执行，其主要目的是防止刮板运输机出现“下滑”现象。

由于长期保持侧推动作跟随推溜动作同时执行，则会导致刮板运输机出现“上窜”的现象，因此，在阶段2进行偏移量调整。

第二项功能，端头支架(1#、2#、3#支架)推溜结束之后，按照预设顺序，即3#(参数4，可设置)->1#(参数5，可设置)的顺序进行依次移架。

当采煤机位置持续上行到64#(第二上行支架位置，参数6，可设置)支架之后，进入到阶段2。

阶段2的三项主要功能：

第一项功能，如图5所示，57#(参数7，可设置)至50#(参数8，可设置)支架)按顺序从小到大进行补充移架。即本示例的第一小范围支架为57#至50#。

第二项功能，当第一项功能执行完毕后，执行以下步骤：

第一步，如图6所示，50#至57#范围内支架推出蛇形段，其中，50#支架推出距离最大，57#支架推出距离最小；

如图7所示，

第二步，触发50#至40#(参数9，可设置)范围内支架)全行程推溜；

第三步，触发45#至35#(参数10，可设置)范围内支架全行程推溜；

第四步，触发40#至30#(参数11，可设置)范围内支架全行程推溜；

第五步，触发35#至25#(参数12，可设置)范围内支架全行程推溜；

第六步，触发30#至20#(参数13，可设置)范围内支架全行程推溜；

第七步，触发25#至15#(参数14，可设置)范围内支架全行程推溜；

第八步，触发20#至10#(参数15，可设置)范围内支架全行程推溜；

第九步，触发15#至1#(参数16，可设置)范围内支架全行程推溜；

其中，第一步的蛇形段推溜的所有支架的推溜动作同时进行；第二步至第八步内推溜动作从大号支架到小号支架依次延时500毫秒，第九步15#至6#支架依次延时500毫秒，5#至1#支架的推溜动作同时进行，其主要目的是调整阶段1推溜时产生的偏移量；侧推动作跟随推溜动作同时执行，其主要目的是防止刮板运输机出现“下滑”现象；

第三项功能，如图8所示，当第二项功能执行结束后，端头支架按照3#(参数4，可设置)->1#(参数5，可设置)的顺序进行依次移架。

采煤机位置下行至60#支架(第一下行支架位置，参数17，可设置)进入到阶段3。

阶段3主要执行功能1项：

如图9所示，跟随采煤机下行割煤，在距离采煤机后滚筒1个支架进行跟机移架，跟机拉架范围65#至58#支架(参数18，可设置)。

采煤机位置下行到43#支架(第二下行支架位置，参数19，可设置)进入到阶段4。

如图10所示，阶段4主要执行功能3项：

第一项功能，50#至68#支架(参数20，可设置)全行程推溜，其中，推溜顺序从小号支架到大号支架依次延时500毫秒；

第二项功能，当第一项功能执行结束后，68#至66#支架按照68#->66#(参数21，可设置)的顺序依次拉架；

第三项功能，支架跟随采煤机下行割煤，在距离采煤机后滚筒1个支架进行跟机移架，跟机移架范围49#至11#支架，此项功能可与前两项功能同步进行。采煤机位置下行到5#支架(第三下行支架位置，参数22，可设置)进入到阶段5。

阶段5，支架无需移架、推溜动作。采煤机割透机头后开始进行扫煤。采煤机扫煤结束后，采煤机位置上行到15#支架(参数23，可设置)进入到阶段6。

阶段6主要执行功能1项。如图11所示，10#至4#支架(参数24，可设置)按照从大号支架到小号支架的顺序依次移架。

阶段6完成之后，采煤机继续上行，当采煤机位置上行到20#支架(参数1，可设置)进入到阶段1。开始执行阶段1的主要功能。采煤机和液压支架按照阶段1至阶段6开始循环执行，即采煤机进入到循环作业。

图12是根据一示例性实施例示出的一种智能化割煤及跟机装置的框图。参照图12，该智能化割煤及跟机装置可以包括：位置获取模块120和跟机控制模块121。

具体地，位置获取模块120，用于获取采煤机的位置信息，其中，所述采煤机根据采煤工作面循环作业图进行采煤作业，所述采煤工作面循环作业图中设有若干进刀位置；

跟机控制模块121，用于根据所述采煤机的位置信息，判断液压支架当前所处的跟机阶段以及控制所述液压支架执行所述当前所处的跟机阶段的跟机动作；其中，所述液压支架包括多个跟机阶段，所述多个跟机阶段是基于所述若干进刀位置进行划分的，所述多个跟机阶段中的第一阶段包括支架半行程跟机推溜，所述多个跟机阶段中的第二阶段包括支架补充移架以及推溜矫正。

在本申请的一些实施例中，跟机控制模块121，具体用于：

当采煤机位置上行至所述第一上行支架位置之后，判断所述当前所处的跟机阶段为第一阶段，随着所述采煤机上行割煤至所述第二上行支架位置，控制第一范围支架执行半行程跟机推溜，以及控制端头支架完成跟机推溜之后执行移架；

当所述采煤机位置上行至所述第二上行支架位置之后，判断所述当前所处的跟机阶段为第二阶段，控制第二范围支架执行补充移架；

当所述采煤机位置下行至所述第一下行支架位置之后，判断所述当前所处的跟机阶段为第三阶段，随着所述采煤机位置下行割煤至所述第二下行支架位置，控制距离所述采煤机后滚筒预设支架个数的第三范围支架执行跟机移架；

当所述采煤机位置下行至所述第二下行支架位置之后，判断所述当前所处的跟机阶段为第四阶段，随着所述采煤机下行割煤至第三下行支架位置，控制第四范围支架执行全行程推溜，控制端尾支架执行跟机拉架，控制距离所述采煤机后滚筒预设支架个数的第五范围支架执行跟机移架；

当所述采煤机位置下行至所述第三下行支架位置之后，判断所述当前所处的跟机阶段为第五阶段，控制所述采煤机清浮煤；

当所述采煤机位置上行至所述第三上行支架位置之后，判断所述当前所处的跟机阶段为第六阶段，控制第六范围支架执行跟机移架，以完成补充移架。

在本申请的一些实施例中，所述跟机控制模块121在控制第二范围支架执行补充移架时，用于：

控制所述第二范围支架内的第一小范围支架按预设顺序执行补充移架；

所述第一小范围支架完成补充移架之后，控制所述第一小范围支架推出蛇形段，其中，距离所述采煤机最远的支架推出距离最大，距离所述采煤机最近的支架推出距离最小；其中，所述第一小范围支架的所有支架的推溜动作同时执行；

分N步依次触发所述第二范围支架内的N个第二小范围支架执行全行程推溜，其中，所述N个第二小范围支架的支架个数相同，相邻触发的两个第二小范围支架存在重叠范围支架；N为大于1的正整数；所述N个第二小范围支架之中除端头的若干支架的推溜动作同时执行之外，所述N个第二小范围支架之中的其余支架均为依次延时预设之间执行推溜动作；

端头支架执行移架。

在本申请的一些实施例中，所述N个第二小范围支架执行全行程推溜时，侧推动作跟随推溜动作同时执行。

在本申请的一些实施例中，所述跟机控制模块121在控制第二范围支架补充移架之后，还用于：

在所述采煤机割透机尾之后，控制所述采煤机在包括端尾支架在内的第七范围支架内执行扫煤动作。

在本申请的一些实施例中，所述第一范围支架执行半行程跟机推溜时，侧推动作跟随推溜动作同时执行。

在本申请的一些实施例中，所述第四范围支架执行全行程推溜时，支架按照预设顺序依次延时预设时间执行推溜动作。

在本申请的一些实施例中，所述采煤机下行割煤开始时，采取斜切进刀。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本申请实施例的智能化割煤及跟机装置，减少了大倾角全工作面跟机阶段，从而减少控制器参数设置，使工艺简单，对采煤机限制少，便于使用，不仅可以提高开采效率，保证开采安全，还可以满足对开采工作面中“三平两直”中刮板运输机直的要求，且对刮板运输机的推溜方式做了优化处理，防止了大倾角综采工作面刮板运输机出现上窜下滑的现象。

图13为本申请实施例提供的电子设备的框图。本申请实施例提供的电子设备可以执行上述智能化割煤及跟机方法实施例提供的处理流程，如图13所示，电子设备500包括存储器501、处理器502、计算机程序；其中，计算机程序存储在存储器501中，并被配置为由处理器502执行以上实施例所述的智能化割煤及跟机方法。此外，电子设备500还可具有通讯接口503，用于接收控制指令。

图13所示实施例的计算机装置可用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

另外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现上述实施例所述的智能化割煤及跟机方法。在示例性实施例中，还提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品中的指令由图13所示的电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行上述方法。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。