本发明涉及煤矿开采，特别是一种工作面分区破煤方法与配套装置。
背景技术：
1、当前煤炭开采多采用长臂工作面的回采方式，回采工作面主要采用滚筒采煤机进行机械截割破煤，然而由于煤层上方顶板复杂多变，且一般硬度较高，采煤机截割滚筒截齿与顶板接触容易造成截齿损坏，且在高强度冲击下易产生火花引爆井下瓦斯，若截齿截割不到位或放弃靠近顶板的煤炭，势必造成资源浪费，且大量的遗煤极易造成采空区自燃发火，故而需要人员实时监视并操控截割滚筒高度，由于采煤工作面环境恶劣、粉尘极大、劳动强度高、视线受阻严重，时常出现监控不及时导致的误割情况。
2、针对上述痛点，目前主要有两种技术方案，一种方案为通过在采煤机上加载雷达扫描、振动传感器等各类传感器的方式对煤岩进行区分，然而由于现场环境条件恶劣，受落煤与其他施工共振等因素影响，在应用过程经常出现识别不准确、误差大、稳定性差的情况，尚未能够实现煤岩的精准识别；第二种方案是通过布设多组摄像头，实时拍摄煤岩分界情况，将拍摄视频实时上传至地面，通过地面人工远程视觉的方式进行判断与远程操控，该项方案精准度有所提高，地面环境远优于采煤工作面，然而仍需要人工实时监视与操控，特别是煤层顶板急剧变化的一些工作面，稍有疏忽便会出现误割情况，且大量的视频监控对于摄像头洁净度、清晰度以及煤矿数据传输系统的实时性、丢包率、带宽等参数要求较高，许多矿井现有井下环网无法满足要求。
3、为解决上述问题，急需一种采煤方法与相关装置来解决采煤机截割滚筒截齿损坏或截割不到位的问题，以及减轻工人劳动强度，减少误割情况，提高精准度、稳定性与普适性。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提出了一种工作面分区破煤方法与配套装置，通过将采煤工作面分区，将采煤工作面划分为滚动截齿机械截割区与柔性破煤区，靠近顶板一侧通过柔性破煤的方式进行破煤，滚筒采煤机仅需截割柔性破煤区下方较为规整的滚动截齿机械截割区煤体，无需对煤岩进行精准识别，无需现有的滚筒采煤机截割臂频繁调整高度，减轻了工人劳动强度，减少了误割情况，且无需大量摄像头数据的实时传输，对煤矿井下环网参数要求较低，普适性较强。
2、本发明公开了一种工作面分区破煤方法，包括：
3、s1：基于煤层信息，对采煤工作面划分得到滚筒截齿机械截割区和柔性破煤区；其中，滚筒截齿机械截割区中包含有整体呈规则形状的第一煤体，第一煤体底面为煤层的煤层底板；位于滚筒截齿机械截割区上方的柔性破煤区中，包含有与采煤工作面顶板接触的第二煤体；
4、s2：将滚筒采煤机置于滚筒截齿机械截割区，并控制滚筒采煤机上设置的滚筒截齿机构对滚筒截齿机械截割区的第一煤体进行机械截割破煤作业，同时控制滚筒采煤机上设置的柔性区破煤机构对柔性破煤区内的第二煤体进行柔性破煤作业。
5、进一步地，所述的步骤s1，包括：
6、基于煤层赋存信息或现场实时采集获取的信息，确定采煤工作面的煤层与顶板结构；
7、基于煤层与顶板结构，对顶板下方的煤层划分以确定滚筒截齿机械截割区，对采煤工作面划分得到柔性破煤区，其中，煤层与顶板的接触面处于柔性破煤区内。
8、进一步地，所述的基于煤层信息，对采煤工作面划分得到滚筒截齿机械截割区和柔性破煤区，包括：
9、基于煤层信息，确定滚筒截齿机械截割区的高度h1，并根据高度h1划分得到滚筒截齿机械截割区，其中，高度h1为煤层的平均厚度或最小厚度；
10、根据煤层厚度及高度h1确定柔性破煤区的高度h2，并根据高度h2对采煤工作面划分得到柔性破煤区，其中，高度h2不小于煤层厚度最大值与高度h1的差值。
11、所述的同时控制滚筒采煤机上设置的柔性区破煤机构对柔性破煤区内的第二煤体进行柔性破煤作业，之前还包括：
12、根据高度h2来调整滚筒采煤机上的柔性区破煤机构，使得柔性区破煤机构的破煤范围覆盖柔性破煤区。
13、本发明还公开了一种工作面分区破煤配套装置，该装置应用于上述的工作面分区破煤方法，该装置包括滚筒采煤机、滚筒截齿机构和柔性区破煤机构；
14、滚筒截齿机构包括：设置于滚筒采煤机的采煤机摇臂、设置于采煤机摇臂的采煤机截割滚筒，采煤机截割滚筒上设有采煤机截割滚筒截齿；
15、柔性区破煤机构包括：设置于滚筒采煤机的高压泵、设置于滚筒采煤机和/或采煤机摇臂上的若干柔性区高压射流破煤喷头，其中，与高压泵连接的各柔性区高压射流破煤喷头朝向柔性破煤区。
16、进一步地，柔性区高压射流破煤喷头包括：导流体、远程可控转动底座，其中，导流体上设有朝向柔性破煤区的出射口，导流体固定于远程可控转动底座上，用于在远程可控转动底座带动下转动，进而实现对出射口的指向区域的远程动态调节。
17、进一步地，柔性区高压射流破煤喷头为高压介质射流喷头，出射口压力大于该采煤工作面破煤所需压力，且不大于该工作面直接顶破坏所需压力；
18、高压泵为变压泵，最大泵压大于15mpa。
19、本发明还公开了一种工作面分区破煤配套装置，该装置应用于上述的工作面分区破煤方法，该装置包括滚筒采煤机、滚筒截齿机构和柔性区破煤机构；
20、滚筒截齿机构包括：设置于滚筒采煤机的采煤机摇臂、设置于采煤机摇臂的采煤机截割滚筒，采煤机截割滚筒上设有采煤机截割滚筒截齿；
21、柔性区破煤机构为自适应伸缩截割组件，包括：自适应伸缩截割滚筒、驱动马达、自适应伸缩缸，其中，设置于滚筒采煤机上的自适应伸缩缸主要由伸缩杆体和缸体组成，自适应伸缩截割滚筒设置于伸缩杆体的上端以压抵顶板，使得自适应伸缩截割滚筒随着滚筒采煤机运动，沿缸体轴向伸缩；驱动马达与伸缩杆体固定相接，与驱动马达的输出轴相接的自适应伸缩截割滚筒上设有自适应伸缩滚筒截齿，用于对柔性破煤区的煤体进行破煤作业。
22、进一步地，自适应伸缩缸为减震伸缩器；自适应伸缩缸的可伸缩量不小于柔性破煤区的高度。
23、进一步地，自适应伸缩截割组件还包括触顶轮，其中，触顶轮与自适应伸缩截割滚筒同轴固定，触顶轮外径大于自适应伸缩滚筒截齿的截割圆外径，使得触顶轮与顶板之间处于压抵状态，防止自适应伸缩滚筒截齿截割顶板。
24、本发明至少具有以下有益效果：
25、本发明将采煤工作面划分为滚动截齿机械截割区与柔性破煤区，靠近顶板一侧通过柔性破煤的方式进行破煤，滚筒采煤机仅需截割柔性破煤区下方较为规整的滚动截齿机械截割区煤体，无需对煤岩进行精准识别，无需现有滚筒采煤机截割臂频繁调整高度，减轻了工人劳动强度，减少了误割情况，且无需大量摄像头数据的实时传输，对煤矿井下环网参数要求较低，普适性较强。
26、本发明的其他有益效果将在具体实施方式部分详细说明。
1.一种工作面分区破煤方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的工作面分区破煤方法，其特征在于，所述的基于煤层信息，对采煤工作面划分得到滚筒截齿机械截割区和柔性破煤区，包括：
3.根据权利要求1所述的工作面分区破煤方法，其特征在于，所述的基于煤层信息，对采煤工作面划分得到滚筒截齿机械截割区和柔性破煤区，具体包括：
4.一种工作面分区破煤配套装置，其特征在于，该装置应用于权利要求1至3中任一项所述的工作面分区破煤方法，该装置包括滚筒采煤机、滚筒截齿机构和柔性区破煤机构；
5.根据权利要求4所述的工作面分区破煤配套装置，其特征在于，柔性区高压射流破煤喷头包括：导流体、远程可控转动底座，其中，导流体上设有朝向柔性破煤区的出射口，导流体固定于远程可控转动底座上，用于在远程可控转动底座带动下转动，进而实现对出射口的指向区域的远程动态调节。
6.根据权利要求5所述的工作面分区破煤配套装置，其特征在于，柔性区高压射流破煤喷头为高压介质射流喷头，出射口压力大于该采煤工作面破煤所需压力，且不大于该工作面直接顶破坏所需压力；
7.一种工作面分区破煤配套装置，其特征在于，该装置应用于上述权利要求1至3中任一项所述的工作面分区破煤方法，该装置包括滚筒采煤机、滚筒截齿机构和柔性区破煤机构；
8.根据权利要求7所述的工作面分区破煤配套装置，其特征在于，自适应伸缩缸为减震伸缩器；自适应伸缩缸的可伸缩量不小于柔性破煤区的高度。
9.根据权利要求8所述的工作面分区破煤配套装置，其特征在于，自适应伸缩截割组件还包括触顶轮，其中，触顶轮与自适应伸缩截割滚筒同轴固定，触顶轮外径大于自适应伸缩滚筒截齿的截割圆外径，使得触顶轮与顶板之间处于压抵状态，防止自适应伸缩滚筒截齿截割顶板。
