[发明专利]采煤机安全割煤智能控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制装置及方法，尤其是一种适用于高瓦斯煤矿井下综采工作面使用的采煤机安全割煤智能控制装置及方法。

技术背景

采煤机是煤矿必需的生产设备。目前的机械化开采过程中,矿工劳动强度大、安全性差、生产率低。因此采煤自动化控制是煤矿工业发展的趋势。目前的各种采煤机还处于机械化状态，自动化程度较低，在高瓦斯矿井中，随着割煤开采，煤层中的瓦斯解析释放，往往造成工作面瓦斯浓度超限，给瓦斯爆炸事故造成隐患，目前解决的方法是一方面加强通风，一方面通过实时监测，发现瓦斯超限便立即停止作业，矿工撤离到地面。这种方法不仅影响生产效率，也不能杜绝瓦斯爆炸的危险。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种结构简单，使用方便，通过对采煤机割煤的速度控制，达到预防工作面瓦斯超限的效果的采煤机安全割煤智能控制装置及方法。

为实现上述技术目的，本发明的采煤机安全割煤智能控制装置，它包括瓦斯浓度传感器、瓦斯涌出压力传感器、微处理器和采煤机割煤速度控制器；所述瓦斯浓度传感器和瓦斯涌出压力传感器设置在采煤机的割煤摇臂上的，瓦斯浓度传感器和瓦斯涌出压力传感器分别连接到微处理器上，微处理器与采煤机割煤速度控制器相连接；所述的瓦斯浓度传感器为压电式瓦斯传感器，由甲烷吸附材料与压电材料复合构成，可以快速响应被测的瓦斯浓度；所述的瓦斯涌出压力传感器为检测瓦斯涌出的压力的硅敏感气体压力传感器；所述的采煤机割煤速度控制器为电机控制器，输出控制信号至采煤机滚筒的电机。

一种采煤机安全割煤智能控制方法，其步骤为：在采煤机的割煤摇臂上设置瓦斯浓度传感器和瓦斯涌出压力传感器，在采煤机采掘过程中对综采工作面中瓦斯浓度传感器和瓦斯涌出压力传感器对煤层涌出的瓦斯浓度和涌出压力信息进行采集，并将采集到信息发送到微处理器中，处理器通过对采集信息进行分析，当瓦斯涌出量超过预设的警戒值时，处理器输出信号至采煤机割煤速度控制器，控制采煤机的滚筒电机，使割煤速度降低，减少瓦斯的涌出量，避免采煤工作面瓦斯浓度超限事故的发生。

有益效果:本发明通过设置在采煤机割煤摇臂上的瓦斯浓度传感器和瓦斯涌出压力传感器，实时检测出采煤工作面的瓦斯溢出情况，从而对采煤速度进行调整，减缓煤层中瓦斯释放的速度，避免工作面瓦斯超限的事故，为安全高效开采提供了保障。

附图说明

图1是本发明的装置原理结构框图。

图2为压电式瓦斯传感器原理图。

图3为压电甲烷敏感器件结构图。

图中，1-瓦斯浓度传感器；2-瓦斯涌出压力传感器；3-微处理器；4-采煤机割煤速度控制器；5-振荡电路；6-压电甲烷敏感器件；7-运算放大器；8-敏感膜；9-电极；10-压电薄膜；11-衬底。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

如图1所示，本发明的采煤机安全割煤智能控制装置，主要由瓦斯浓度传感器1、瓦斯涌出压力传感器2、微处理器3和采煤机割煤速度控制器4构成；所述瓦斯浓度传感器1和瓦斯涌出压力传感器2设置在采煤机的割煤摇臂上，瓦斯浓度传感器1和瓦斯涌出压力传感器2分别连接到微处理器3上，微处理器3与采煤机割煤速度控制器4相连接；所述的瓦斯浓度传感器1为压电式瓦斯传感器，由甲烷吸附材料与压电材料复合构成，可以快速响应被测的瓦斯浓度；所述的瓦斯涌出压力传感器2为检测瓦斯涌出的压力的硅敏感气体压力传感器；所述的采煤机割煤速度控制器4为电机控制器，输出控制信号至采煤机滚筒的电机。所述微处理器3采用ATMEGA16器件，瓦斯涌出压力传感器2采用微型硅气压敏感传感器ABS1200，采煤机割煤速度控制器4采用C2000型电机控制器。

如图2所示，所述的瓦斯浓度传感器1由振荡电路5、压电甲烷敏感器件6和运算放大器7构成，振荡电路5输出方波信号经输出端至运算放大器7的输入端，压电甲烷敏感器件6的两端分别与运算放大器7的输入和输出端相连接，运算放大器7的输出端为瓦斯浓度传感器1的输出端。

如图3所示，所述的压电甲烷敏感器件6由敏感膜8、电极9、压电薄膜10和衬底11构成，敏感膜8由纳米二氧化钛、氧化铝和MFOF-5混合烧结而成；压电薄膜10由体积小于0.5立方毫米的氧化锌晶粒构成，厚度为5微米；衬底11是石英绝缘材料。

本发明的采煤机安全割煤智能控制方法，在采煤机的割煤摇臂上设置瓦斯浓度传感器1和瓦斯涌出压力传感器2，在采煤机采掘过程中对综采工作面中瓦斯浓度传感器1和瓦斯涌出压力传感器2对煤层涌出的瓦斯浓度和涌出压力信息进行采集，并将采集到信息发送到微处理器3中，处理器3通过对采集信息进行分析，当瓦斯涌出量超过预设的警戒值时，处理器3输出信号至采煤机割煤速度控制器4，控制采煤机的滚筒电机，使割煤速度降低，减少瓦斯的涌出量，避免采煤工作面瓦斯浓度超限事故的发生。