矿山固体智能充填开采方法

权利要求书： 1.一种矿山固体智能充填开采方法，其特征是：智能充填开采方法，由监测反馈层、主控决策层和动作执行层对应负责充填装备的智能化感知、充填系统的智能化决策以及充填工艺的自动化执行，实现充填工作面无人化的智能充填开采方法。

2.根据权利要求1所述的一种矿山固体智能充填开采方法，其特征是；所述充填装备的智能化感知，具体包括：

监测反馈层识别反馈，包括行程类传感器自主感知运动行程，包括立柱升缩高度，夯实伸缩长度，滑移推进长度；

距离类传感器自主感知距离远近，包括落料高度距离以及夯实头间距；

角度类传感器自主感知倾斜角度，包括煤层倾角以及夯实角度；

压力类传感器自主感知运动压力，包括夯实力及立柱压力；

油缸行程类传感器智能获取油缸行程，包括支护高度、开采高度红外识别，运行时间实时记录、设备机构实时定位；

采充装备的运动状态完全由智能化改进充填装备自主感知，将感知信息由光纤传输到主控决策层。

3.根据权利要求1所述的一种矿山固体智能充填开采方法，其特征是：所述充填系统的智能化决策由主控决策层执行，主控决策层由地面调度室、巷道主控中心和交换机组成；基于监测反馈层提交运动状态的各类参数，对充填全过程进行智能识别决策；对充填机构的干涉位态进行智能识别，将调控信息由光纤传输到动作执行层，并通过巷道主控中心监测、控制各设备的动作反馈和执行，由地面调度室对井下工作面实时、高效的监控和调控。

4.根据权利要求1所述的一种矿山固体智能充填开采方法，其特征是：所述充填工艺的自动化执行由动作执行层进行全过程的智能化控制，收到巷道主控中心发送的充填命令后，电液控制系统根据其内部存储的充填程序、干涉状态解调路径和参数指标，智能判断并控制固体充填液压支架完成充填夯实工作，包括移架、落料、夯实、回夯工序，并将整个充填过程实时反馈给巷道主控中心和地面调度室；保证固体充填液压支架前部的采煤机综采作业和架后的智能化充填作业协同进行，无需采煤机停机以及人工操控液压支架充填。

5.根据权利要求1所述的一种矿山固体智能充填开采方法，其特征在于，包括如下步骤；

步骤a.开始充填指令后，进入相应的提示环节，警示提醒井下人员，达到智能启动提醒预定时间5?8秒后，巷道主控中心若有指令输入，停机检查；无指令干预，则巷道主控中心通过数据传输系统向充填采煤设备发送充填命令；经过报警定时过程后，启动固体充填液压支架的支架红外传感器接收采煤机红外传感器发射出的红外信号，确定工作面采煤机的运行方向和位置，通过定姿、定位分析得到采煤机与固体充填液压支架的相对位置，跟机移架固体充填液压支架、多孔底卸式刮板输送机和行程传感器实时反馈移动数据；

步骤b.监测反馈层进行第一次参数感知，巷道主控中心根据固体充填液压支架上支架红外传感器、倾角传感器、落料高度传感器、前立柱压力传感器和后立柱压力传感器反馈的数据以及采煤机的相对位置判断此时充填设备状态，包括顶梁平整度、固体充填液压支架工作高度、多孔底卸式刮板输送机的悬挂位置是否满足预设充填条件即稳态；若各状态满足预设充填条件，则进行下一步充填工作；若各状态不满足稳态，调整各设备机构使其满足充填条件；

步骤c.满足充填条件后，则启动多孔底卸式刮板输送机，打开落料孔，电液控制系统控制充填设备配合进行落料工序；监测反馈层中落料高度传感器进行第二次参数感知，实时监控落料高度；当达到预定落料高度时，落料高度传感器反馈指令至电液控制系统，控制落料孔闭合油缸和多孔底卸式刮板输送机自动关闭；

步骤d.当落料孔关闭后，开始启动信号提示，达到提示时间后，监测反馈层进行第三次数据感知，巷道主控中心基于感知层数据，判断夯实机构是否会与多孔底卸式刮板输送机产生干涉；若此时二者产生干涉，则充填装备控制程序及控制系统调整夯实机构位态直至不会与多孔底卸式输送机产生位置干涉，此时可进行夯实机构执行伸出动作开始夯实工艺；

步骤e.在夯实过程中，监测反馈层进行第四次参数感知，夯实机构压力传感器及夯实机构行程传感器测得的夯实力和夯实行程若小于预定值，则自动增加夯实次数和调整夯实角度，保证充填效果；

步骤f.夯实过程停止后，开始启动信号提示，达到提示时间后，开始执行收回夯实机构的工序，进一步监测反馈层进行第五次参数感知，判断充填物料是否接顶；若未充分接顶，回到步骤b直至充分接顶；若充分接顶，巷道主控中心接收反馈信号，开始下一固体充填液压支架的智能充填工艺；循环上述操作，直至整个工作面完成充填作业。

6.基于权利要求1所述的一种矿山固体智能充填开采方法的专用设备，所述的专用设备为机械化固体充填工作面的充填及配套设备，包括：地面调度室、采煤机、固体充填液压支架、多孔底卸式输送机和自移式带式转载机；其特征在于：基于传统机械化固体充填工作面充填及配套设备实施智能化改进，由多个智能设备构成智能化设备，各智能设备之间通过光纤传输信号；

所述智能化改进的智能化设备是基于传统机械化固体充填装备，在构成传统机械化固体充填装备的各个设备上实施智能化改进，具体智能化改进如下：针对多孔底卸式输送机：加装电液控制系统；在多孔底卸式刮板输送机推移油缸中安装行程传感器；在落料孔上方加装充填监控摄像头，每一个充填监控摄像头负责监控三个落料孔；

针对固体充填液压支架：在固体充填液压支架前部加装支架红外传感器，用于实时测量采煤机的位置；在支架后顶梁多孔底卸式刮板输送机旁安装落料高度传感器；在夯实机构和支架后顶梁上分别安装倾角传感器；在夯实机构上安装夯实机构行程传感器和压力传感器；在固体充填液压支架的前立柱、后立柱的千斤顶上分别安装前立柱压力传感器和后立柱压力传感器；在固体充填液压支架上安装充填装备控制程序及控制系统；

针对其他关键充填装备的智能化改进：在采煤机上安装采煤机红外传感器；在自移式带式转载机安装行程传感器。

说明书： 一种矿山固体智能充填开采方法技术领域[0001] 本发明涉及矿山智能开采领域，特别是一种矿山固体智能充填开采方法。背景技术[0002] 我国“三下”压煤资源庞大，综合机械化固体充填采煤技术有效开采“三下”压煤资源，对于减少资源浪费，提高煤炭资源回采率，充分利用国家资源具有重要意义。传统机械

化固体充填采煤方法采用现有常规充填装备，在充填工序执行上需要人工进行操作，充填

工序过程中可能出现的干涉位态需要人工进行判断，充填效果及效率受人工操作水平影响

很大。综合机械化固体充填采煤技术开采效率较低，充填效果不稳定一直制约着该技术的

大范围应用，如何保证固体充填采煤技术的充填效率及充填效果是当前研究的重点。

发明内容[0003] 技术问题：本发明的目的是要提供一种矿山固体智能充填开采方法，解决传统固体充填采煤技术充填、采煤不同步，充填效率低下的问题。

[0004] 技术方案：本发明的目的是这样实现的，包括矿山固体智能充填开采方法及专用设备；

[0005] 所述的智能充填开采方法，由监测反馈层、主控决策层和动作执行层对应负责充填装备的智能化感知、充填系统的智能化决策以及充填工艺的自动化执行，实现充填工作

面无人化的智能充填开采方法。

[0006] 所述充填装备的智能化感知，具体包括：[0007] 监测反馈层识别反馈，包括行程类传感器自主感知运动行程，包括立柱升缩高度，夯实伸缩长度，滑移推进长度；

[0008] 距离类传感器自主感知距离远近，包括落料高度距离以及夯实头间距；[0009] 角度类传感器自主感知倾斜角度，包括煤层倾角以及夯实角度；[0010] 压力类传感器自主感知运动压力，包括夯实力及立柱压力；[0011] 油缸行程类传感器智能获取油缸行程，包括支护高度、开采高度红外识别，运行时间实时记录、设备机构实时定位；

[0012] 采充装备的运动状态完全由智能化改进充填装备自主感知，将感知信息由光纤传输到主控决策层。

[0013] 所述充填系统的智能化决策由主控决策层执行，主控决策层由地面调度室、巷道主控中心和交换机组成；基于监测反馈层提交运动状态的各类参数，对充填全过程进行智

能识别决策；对充填机构的干涉位态进行智能识别，将调控信息由光纤传输到动作执行层，

并通过巷道主控中心监测、控制各设备的动作反馈和执行，由地面调度室对井下工作面实

时、高效的监控和调控。

[0014] 所述充填工艺的自动化执行由动作执行层进行全过程的智能化控制，收到巷道主控中心发送的充填命令后，电液控制系统根据其内部存储的充填程序、干涉状态解调路径

和参数指标，智能判断并控制固体充填液压支架完成充填夯实工作，包括移架、落料、夯实、

回夯工序，并将整个充填过程实时反馈给巷道主控中心和地面调度室；保证固体充填液压

支架前部的采煤机综采作业和架后的智能化充填作业协同进行，无需采煤机停机以及人工

操控液压支架充填。

[0015] 智能充填开采方法，包括如下步骤；[0016] 步骤a.开始充填指令后，进入相应的提示环节，警示提醒井下人员，达到智能启动提醒预定时间5?8秒后，巷道主控中心若有指令输入，停机检查；无指令干预，则巷道主控中

心通过数据传输系统向充填采煤设备发送充填命令；经过报警定时过程后，启动固体充填

液压支架的支架红外传感器接收采煤机红外传感器发射出的红外信号，确定工作面采煤机

的运行方向和位置，通过定姿、定位分析得到采煤机与固体充填液压支架的相对位置，跟机

移架固体充填液压支架、多孔底卸式刮板输送机和行程传感器实时反馈移动数据；

[0017] 步骤b.监测反馈层进行第一次参数感知，巷道主控中心根据固体充填液压支架上支架红外传感器、倾角传感器、落料高度传感器、前立柱压力传感器和后立柱压力传感器反

馈的数据以及采煤机的相对位置判断此时充填设备状态，包括顶梁平整度、固体充填液压

支架工作高度、多孔底卸式刮板输送机的悬挂位置是否满足预设充填条件即稳态；若各状

态满足预设充填条件，则进行下一步充填工作；若各状态不满足稳态，调整各设备机构使其

满足充填条件；

[0018] 步骤c.满足充填条件后，则启动多孔底卸式刮板输送机，打开落料孔，电液控制系统控制充填设备配合进行落料工序；监测反馈层中落料高度传感器进行第二次参数感知，

实时监控落料高度；当达到预定落料高度时，落料高度传感器反馈指令至电液控制系统，控

制落料孔闭合油缸和多孔底卸式刮板输送机自动关闭；

[0019] 步骤d.当落料孔关闭后，开始启动信号提示，达到提示时间后，监测反馈层进行第三次数据感知，巷道主控中心基于感知层数据，判断夯实机构是否会与多孔底卸式刮板输

送机产生干涉；若此时二者产生干涉，则充填装备控制程序及控制系统调整夯实机构位态

直至不会与多孔底卸式输送机产生位置干涉，此时可进行夯实机构执行伸出动作开始夯实

工艺；

[0020] 步骤e.在夯实过程中，监测反馈层进行第四次参数感知，夯实机构压力传感器及夯实机构行程传感器测得的夯实力和夯实行程若小于预定值，则自动增加夯实次数和调整

夯实角度，保证充填效果；

[0021] 步骤f.夯实过程停止后，开始启动信号提示，达到提示时间后，开始执行收回夯实机构的工序，进一步监测反馈层进行第五次参数感知，判断充填物料是否接顶；若未充分接

顶，回到步骤b直至充分接顶；若充分接顶，巷道主控中心接收反馈信号，开始下一固体充填

液压支架的智能充填工艺；循环上述操作，直至整个工作面完成充填作业。

[0022] 所述的专用设备为机械化固体充填工作面的充填及配套设备，包括：地面调度室、采煤机、固体充填液压支架、多孔底卸式输送机和自移式带式转载机；

[0023] 基于传统机械化固体充填工作面充填及配套设备实施智能化改进，由多个智能设备构成智能化设备，各智能设备之间通过光纤传输信号；

[0024] 所述智能化改进的智能化设备是基于传统机械化固体充填装备，在构成传统机械化固体充填装备的各个设备上实施智能化改进，具体智能化改进如下：

[0025] 针对多孔底卸式输送机：加装电液控制系统；在多孔底卸式刮板输送机推移油缸中安装行程传感器；在落料孔上方加装充填监控摄像头，每一个充填监控摄像头负责监控

三个落料孔；

[0026] 针对固体充填液压支架：在固体充填液压支架前部加装支架红外传感器，用于实时测量采煤机的位置；在支架后顶梁多孔底卸式刮板输送机旁安装落料高度传感器；在夯

实机构和支架后顶梁上分别安装倾角传感器；在夯实机构上安装夯实机构行程传感器和压

力传感器；在固体充填液压支架的前立柱、后立柱的千斤顶上分别安装前立柱压力传感器

和后立柱压力传感器；在固体充填液压支架上安装充填装备控制程序及控制系统；

[0027] 针对其他关键充填装备的智能化改进：在采煤机上安装采煤机红外传感器；在自移式带式转载机安装行程传感器。

[0028] 有益效果，由于采用了上述技术方案，基于传统机械化固体充填开采方法的基础上提出的一种矿山固体智能充填开采法，使用全自动充填工艺代替人工操作，因此在充填

效率和充填效益上会明显优于传统机械化固体充填采煤方法。

[0029] 在采充设备上加装红外传感器、油缸行程智能传感器、卸料高度智能传感器、倾角智能传感器、压力智能传感器和高清摄像仪，所有充填工序参数智能监测传感的器件组成

监测反馈层，用于自主感知，自动传输充填工艺过程中的实时数据；智能化感知得到的数

据，由地面调度室、巷道主控中心和交换机组成的主控决策层进行智能识别决策，用于智能

判断下达操作指令；各式液压油缸、电液控制器、电液换向器、电磁驱动器及采煤机截割部

组成动作执行层，用于充填工艺动作的自我调整和自动执行。

[0030] 在充填采煤工序中，采煤，落料、夯实和回夯等过程全部进行智能化感知并进行自动调控，不受操作人员技术水平影响，同时，采充工序良好衔接，提高充填效率。该高效率、

高收益、高智能的智能固体充填采煤方法，科学与工程意义巨大，对于矿山绿色安全开采具

有革新的意义。

[0031] 本发明对综合机械化固体充填采煤的发展具有补充和完善作用，兼顾固体充填与智能化控制双重技术要求，创新了充填技术、提高了充填效率、实现了工作面的“无人化”、

丰富了“三下”压煤开采技术的研究成果。

[0032] 有效解决了传统固体充填采煤技术充填、采煤不同步，充填效率低下的技术难题。附图说明[0033] 图1是本发明的一种矿山固体智能充填开采整体结构图。[0034] 图2是本发明的一种矿山固体智能充填开采方法的技术流程图。[0035] 图3是本发明的一种矿山固体智能充填开采方法的智能化多孔底卸式刮板输送机结构图。

[0036] 图4是本发明的一种矿山固体智能充填开采方法的智能化固体充填液压支架结构示意图。

[0037] 图5是本发明的一种矿山固体智能充填开采方法的工作面智能化充填设备布置图。

[0038] 图6是本发明的一种矿山固体智能充填开采方法的工作面自动采充工序示意图。[0039] 图中：1?地面调度室；2?巷道主控中心；3?交换机；4?光纤；5?采煤机；6?采煤机红外传感器；7?采煤监控摄像头；8?固体充填采煤液压支架；9?电液控制系统；10?充填监控摄

像头；11?行程传感器；12?电动机；13?落料孔闭合油缸；14?接料处；15?机尾；16?机尾过度

槽；17?多孔底卸式刮板输送机推移油缸；18?落料孔；19?机头过渡槽；20?机头；21?支架红

外传感器；22?倾角传感器；23?落料高度传感器；24?夯实机构行程传感器；25?夯实机构倾

角传感器；26?夯实机构压力传感器；27?前立柱压力传感器；28?后立柱压力传感器；29?电

液换向阀组；30?电磁阀驱动器；31?充填装备控制程序及控制系统；32?支架后顶梁；33?夯

实机构；34?前立柱；35?后立柱；36?滑移油缸；37?斜拉摆角油缸；38?夯实油缸；39?多孔底

卸式刮板输送机；40?自移式带式转载机；41?充填区；42?破碎机；43?运煤转载机；44?运煤

胶带巷；45?刮板输送机；46?运矸胶带机；47?采煤机割煤；48?前部刮板输送机运煤；49?移

前部刮板输送机；50?移液压支架；51?移多孔底卸式输送机；52?落料孔关闭与夯实机构伸

缩摆动；53?落料孔打开；54?多孔底卸式输送机运输。

具体实施方式[0040] 本发明包括矿山固体智能充填开采方法及专用设备。[0041] 所述的智能充填开采方法，由监测反馈层、主控决策层和动作执行层对应负责充填装备的智能化感知、充填系统的智能化决策以及充填工艺的自动化执行，实现充填工作

面无人化的智能充填开采方法。

[0042] 所述充填装备的智能化感知，具体包括：[0043] 监测反馈层识别反馈，包括行程类传感器自主感知运动行程，包括立柱升缩高度，夯实伸缩长度，滑移推进长度；

[0044] 距离类传感器自主感知距离远近，包括落料高度距离以及夯实头间距；[0045] 角度类传感器自主感知倾斜角度，包括煤层倾角以及夯实角度；[0046] 压力类传感器自主感知运动压力，包括夯实力及立柱压力；[0047] 油缸行程类传感器智能获取油缸行程，包括支护高度、开采高度红外识别，运行时间实时记录、设备机构实时定位；

[0048] 采充装备的运动状态完全由智能化改进充填装备自主感知，将感知信息由光纤传输4到主控决策层。

[0049] 所述充填系统的智能化决策由主控决策层执行，主控决策层由地面调度室1、巷道主控中心2和交换机3组成；基于监测反馈层提交运动状态的各类参数，对充填全过程进行

智能识别决策；对充填机构的干涉位态进行智能识别，将调控信息由光纤4传输到动作执行

层，并通过巷道主控中心2监测、控制各设备的动作反馈和执行，由地面调度室1对井下工作

面实时、高效的监控和调控。

[0050] 所述充填工艺的自动化执行由动作执行层进行全过程的智能化控制，收到巷道主控中心1发送的充填命令后，电液控制系统9根据其内部存储的充填程序、干涉状态解调路

径和参数指标，智能判断并控制固体充填液压支架8完成充填夯实工作，包括移架、落料、夯

实、回夯工序，并将整个充填过程实时反馈给巷道主控中心2和地面调度室1；保证固体充填

液压支架8前部的采煤机5综采作业和架后的智能化充填作业协同进行，无需采煤机停机以

及人工操控液压支架充填。

[0051] 智能充填开采方法，包括如下步骤；[0052] 步骤a.开始充填指令后，进入相应的提示环节，一般为5?8秒，用于警示提醒井下人员，达到报警预定时间后，巷道主控中心2若有指令输入，停机检查；无指令干预，则巷道

主控中心2通过数据传输系统向充填采煤设备发送充填命令；经过报警定时过程后，启动固

体充填液压支架8的支架红外传感器21接收采煤机红外传感器6发射出的红外信号，确定工

作面采煤机5的运行方向和位置，通过定姿、定位分析得到采煤机5与固体充填液压支架8的

相对位置，跟机移架固体充填液压支架8、多孔底卸式刮板输送机39和行程传感器11实时反

馈移动数据；

[0053] 步骤b.监测反馈层进行第一次参数感知，巷道主控中心2根据固体充填液压支架8上支架红外传感器21、倾角传感器22、落料高度传感器23、前立柱压力传感器27和后立柱压

力传感器28反馈的数据以及采煤机的相对位置判断此时充填设备状态，包括顶梁平整度、

固体充填液压支架8工作高度、多孔底卸式刮板输送机39的悬挂位置是否满足预设充填条

件即稳态；若各状态满足预设充填条件，则进行下一步充填工作；若各状态不满足稳态，调

整各设备机构使其满足充填条件；

[0054] 步骤c.满足充填条件后，则启动多孔底卸式刮板输送机39，打开落料孔18，电液控制系统9控制充填设备配合进行落料工序；监测反馈层中落料高度传感器23进行第二次参

数感知，实时监控落料高度；当达到预定落料高度时，落料高度传感器23反馈指令至电液控

制系统9，控制落料孔闭合油缸13和多孔底卸式刮板输送机1自动关闭；

[0055] 步骤d.当落料孔18关闭后，开始启动信号提示，达到提示时间后，监测反馈层进行第三次数据感知，巷道主控中心2基于感知层数据，判断夯实机构33是否会与多孔底卸式刮

板输送机39产生干涉；若此时二者产生干涉，则充填装备控制程序及控制系统31调整夯实

机构33位态直至不会与多孔底卸式输送机39产生位置干涉，此时可进行夯实机构33执行伸

出动作开始夯实工艺；

[0056] 步骤e.在夯实过程中，监测反馈层进行第四次参数感知，夯实机构压力传感器26及夯实机构行程传感器24测得的夯实力和夯实行程若小于预定值，则自动增加夯实次数和

调整夯实角度，保证充填效果；

[0057] 步骤f.夯实过程停止后，开始启动信号提示，达到提示时间后，开始执行收回夯实机构33的工序，进一步监测反馈层进行第5次参数感知，判断充填物料是否接顶；若未充分

接顶，回到步骤b直至充分接顶；若充分接顶，巷道主控中心2接收反馈信号，开始下一固体

充填液压支架8的智能充填工艺；循环上述操作，直至整个工作面完成充填作业。

[0058] 基于传统机械化固体充填工作面充填及配套设备实施智能化改进，由多个智能设备构成智能化设备，各智能设备之间通过光纤4传输信号；

[0059] 所述智能化改进的智能化设备是基于传统机械化固体充填装备，在构成传统机械化固体充填装备的各个设备上实施智能化改进，具体智能化改进如下：

[0060] 针对多孔底卸式输送机39的智能化改进：[0061] (1)加装电液控制系统9，通过将来自巷道主控中心2的电信号通过转换器3转变为液压信号，从而控制落料孔闭合油缸13和多孔底卸式刮板输送机推移油缸17，完成卸料、推

溜工作；

[0062] (2)在多孔底卸式刮板输送机推移油缸17中安装行程传感器11，当固体充填液压支架8跟机移架时，行程传感器11自主感知测定多孔底卸式刮板输送机推移油缸17推移距

离，巷道主控中心2通过电液控制系统9控制多孔底卸式刮板输送机39后移相同距离；

[0063] (3)在落料孔18上方加装充填监控摄像头10，每一个充填监控摄像头10负责监控三个落料孔18的情况；充填监控摄像头10可以将实时图像进行传输至地面调度室1中；当工

作面在充填采煤工序中出现问题，工作人员可以通过充填监控摄像头10实时感知并及时处

理；

[0064] 针对固体充填液压支架8的智能化改进：[0065] (1)在固体充填液压支架8前部加装支架红外传感器21，用于实时测量采煤机5的位置，对采煤机5进行定姿、定位，精准把握充填时间；

[0066] (2)在支架后顶梁32多孔底卸式刮板输送机39旁安装落料高度传感器23，用于实时检测充填物料与落料孔18的距离，精准控制堆料高度，便于及时关闭落料孔18，以免与夯

实机构33产生位态干涉；

[0067] (3)在夯实机构33和支架后顶梁32上分别安装倾角传感器22，通过检测计算得出夯实机构33的夯实角数据，并实时传送到巷道主控中心2处，便于实时调整夯实角度，达到

最优的夯实效果；

[0068] (4)在夯实机构33上安装夯实机构行程传感器24，该夯实机构行程传感器24实时记录夯实机构33进行夯实工作时，夯实机构33运动的长度，便于统计分析，判断物料夯实程

度；

[0069] (5)在夯实机构33中安装夯实机构的压力传感器26，对夯实机构的夯实力变化情况进行数据监测，并将监测数据转化为电信号实时传输到巷道主控中心2上，经过夯实力计

算夯实次数，辅助判断充填效果；

[0070] (6)在固体充填液压支架8的前立柱34、后立柱35的千斤顶上分别安装前立柱压力传感器27和后立柱压力传感器28，实时监测前立柱34、后立柱35的受力情况，同时通过压力

数据的计算，可判断充填过程中顶板是否发生破坏，有助于固体充填液压支架8根据不同的

地质情况进行自主调整，从而防止对固体充填液压支架8造成损坏；

[0071] (7)固体充填液压支架上安装充填装备控制程序及控制系统31；[0072] 针对其他关键充填装备的智能化改进；包括对采煤机5、自移式带式转载机40的智能化改进；

[0073] (1)采煤机5安装采煤机红外传感器6；在智能化固体充填工序中，需要实时确定采煤机46的运行状态，安装在采煤机5上的采煤机红外传感器6实时发射红外信号，固体充填

采煤液压支架8上的支架红外传感器21接收并得出采煤机5的位置和运行方向；

[0074] (2)自移式带式转载机40安装行程传感器11；自移式带式转载机40加装行程传感器11保证其与多孔底卸式刮板输送机39在推溜时移动相同距离，保持两者处于同一直线，

正常完成运料工作。

[0075] 下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：[0076] 某矿原采用传统固体综合机械化充填方法，其目前设备如表1所示[0077] 表1设备选取表[0078] Table1Equipmentselectiontable[0079][0080] 基于传统机械化固体充填工作面充填及配套设备实施智能化改进，由多个智能设备构成智能化设备，各智能设备之间通过光纤4传输信号；

[0081] 所述智能化改进的智能化设备是基于传统机械化固体充填及配套装备，包括：地面调度室1、采煤机5、固体充填液压支架8、多孔底卸式输送机39和自移式带式转载机40，在

构成传统机械化固体充填装备的各个设备上实施智能化改进，具体智能化改进如下：

[0082] 针对型号SGB?630/40的多孔底卸式刮板输送机39的智能化改进：[0083] (1)加装电液控制系统9，通过将来自巷道主控中心2的电信号通过转换器3转变为液压信号，从而控制落料孔闭合油缸13和多孔底卸式刮板输送机推移油缸17，完成卸料、推

溜工作；

[0084] (2)在多孔底卸式刮板输送机推移油缸17中安装行程传感器11，当固体充填液压支架8跟机移架时，行程传感器11自主感知测定多孔底卸式刮板输送机推移油缸17推移距

离，巷道主控中心2通过电液控制系统9控制多孔底卸式刮板输送机39后移相同距离；

[0085] (3)在落料孔18上方加装充填监控摄像头10，每一个充填监控摄像头10负责监控三个落料孔18的情况；充填监控摄像头10可以将实时图像进行传输至地面调度室1中；当工

作面在充填采煤工序中出现问题，工作人员可以通过充填监控摄像头10实时感知并及时处

理；

[0086] 针对型号ZC4800?16/30和ZT8800?16/30的固体充填液压8智能化改进：[0087] (1)在固体充填液压支架8前部加装支架红外传感器21，用于实时测量采煤机5的位置，对采煤机5进行定姿、定位，精准把握充填时间；

[0088] (2)在支架后顶梁32多孔底卸式刮板输送机39旁安装落料高度传感器23，用于实时检测充填物料与落料孔18的距离，精准控制堆料高度，便于及时关闭落料孔18，以免与夯

实机构33产生位态干涉；

[0089] (3)在夯实机构33和支架后顶梁32上分别安装倾角传感器22，通过检测计算得出夯实机构33的夯实角数据，并实时传送到巷道主控中心2处，便于实时调整夯实角度，达到

最优的夯实效果；

[0090] (4)在夯实机构33上安装夯实机构行程传感器24，该夯实机构行程传感器24实时记录夯实机构33进行夯实工作时，夯实机构33运动的长度，便于统计分析，判断物料夯实程

度；

[0091] (5)在夯实机构33中安装夯实机构的压力传感器26，对夯实机构的夯实力变化情况进行数据监测，并将监测数据转化为电信号实时传输到巷道主控中心2上，经过夯实力计

算夯实次数，辅助判断充填效果；

[0092] (6)在固体充填液压支架8的前立柱34、后立柱35的千斤顶上分别安装前立柱压力传感器27和后立柱压力传感器28，实时监测前立柱34、后立柱35的受力情况，同时通过压力

数据的计算，可判断充填过程中顶板是否发生破坏，有助于固体充填液压支架8根据不同的

地质情况进行自主调整，从而防止对固体充填液压支架8造成损坏；

[0093] (7)固体充填液压支架上安装充填装备控制程序及控制系统31；[0094] 针对其他关键充填装备的智能化改进；包括对型号MG730采煤机5、SZZ?730/200自移式带式转载机40的智能化改进；

[0095] (1)采煤机5安装采煤机红外传感器6；在智能化固体充填工序中，需要实时确定采煤机46的运行状态，安装在采煤机5上的采煤机红外传感器6实时发射红外信号，固体充填

采煤液压支架8上的支架红外传感器21接收并得出采煤机5的位置和运行方向；

[0096] (2)自移式带式转载机40安装行程传感器11；自移式带式转载机40加装行程传感器11保证其与多孔底卸式刮板输送机39在推溜时移动相同距离，保持两者处于同一直线，

正常完成运料工作。

[0097] 智能充填开采方法，包括如下步骤；[0098] 步骤a.开始充填指令后，进入相应的提示环节，一般为5?8秒，用于警示提醒井下人员，达到报警预定时间后，巷道主控中心2若有指令输入，停机检查；无指令干预，则巷道

主控中心2通过数据传输系统向充填采煤设备发送充填命令；经过报警定时过程后，启动固

体充填液压支架8的支架红外传感器21接收采煤机红外传感器6发射出的红外信号，确定工

作面采煤机5的运行方向和位置，通过定姿、定位分析得到采煤机5与固体充填液压支架8的

相对位置，跟机移架固体充填液压支架8、多孔底卸式刮板输送机39和行程传感器11实时反

馈移动数据；

[0099] 步骤b.监测反馈层进行第一次参数感知，巷道主控中心2根据固体充填液压支架8上支架红外传感器21、倾角传感器22、落料高度传感器23、前立柱压力传感器27和后立柱压

力传感器28反馈的数据以及采煤机的相对位置判断此时充填设备状态，包括顶梁平整度、

固体充填液压支架8工作高度、多孔底卸式刮板输送机39的悬挂位置是否满足预设充填条

件即稳态；若各状态满足预设充填条件，则进行下一步充填工作；若各状态不满足稳态，调

整各设备机构使其满足充填条件；

[0100] 步骤c.满足充填条件后，则启动多孔底卸式刮板输送机39，打开落料孔18，电液控制系统9控制充填设备配合进行落料工序；监测反馈层中落料高度传感器23进行第二次参

数感知，实时监控落料高度；当达到预定落料高度时，落料高度传感器23反馈指令至电液控

制系统9，控制落料孔闭合油缸13和多孔底卸式刮板输送机1自动关闭；

[0101] 步骤d.当落料孔18关闭后，开始启动信号提示，达到提示时间后，监测反馈层进行第三次数据感知，巷道主控中心2基于感知层数据，判断夯实机构33是否会与多孔底卸式刮

板输送机39产生干涉；若此时二者产生干涉，则充填装备控制程序及控制系统31调整夯实

机构33位态直至不会与多孔底卸式输送机39产生位置干涉，此时可进行夯实机构33执行伸

出动作开始夯实工艺；

[0102] 步骤e.在夯实过程中，监测反馈层进行第四次参数感知，夯实机构压力传感器26及夯实机构行程传感器24测得的夯实力和夯实行程若小于预定值，则自动增加夯实次数和

调整夯实角度，保证充填效果；

[0103] 步骤f.夯实过程停止后，开始启动信号提示，达到提示时间后，开始执行收回夯实机构33的工序，进一步监测反馈层进行第5次参数感知，判断充填物料是否接顶；若未充分

接顶，回到步骤b直至充分接顶；若充分接顶，巷道主控中心2接收反馈信号，开始下一固体

充填液压支架8的智能充填工艺；循环上述操作，直至整个工作面完成充填作业。