煤矿综放工作面智能化开采系统的应用分析_王猛.pdf

江西煤炭科技2023年第1期摘要：文中对柳湾煤矿6 1 1 1 2 0综放工作面智能化综放开采系统结构及应用效果进行分析。通过采用智能化开采技术后，可实现采煤机截割、支架前移、安全监控等环节智能化，在提高煤炭生产效率、降低井下作业人员数量等方面表明出显著优势。关键词：综放开采；智能化技术；远程控制；综放设备中图分类号：TD8 2 3.9 7文献标识码：B文章编号：1 0 0 6-2 5 7 2（2 0 2 3）0 1-0 2 0 2-0 3Application Analysis of Intelligent Mining System at Fully-mechanized Caving FaceWang Meng(Liuwan Colliery,Shanxi Coking Coal Fenxi Mining Industry Co.,Ltd.,Xiaoyi,Shanxi 032300)Abstract:The paper introduces the intelligent mining technology by analysis of the structure and application effect of fully-mechanized mining system at 611120 fully-mechanized caving face of Liuwan Colliery,which can realize the intelligentization ofshearer cutting,support advance and safety monitoring and present a significant advantage of improving coal production efficiencyand reducing the number of underground workers.Key words:fully-mechanized caving;intelligent technology;remote control;fully-mechanized caving equipment煤矿综放工作面智能化开采系统的应用分析王 猛（山西焦煤汾西矿业柳湾煤矿，山西孝义0 3 2 3 0 0）1工程概况柳湾煤矿六盘区1 1号煤层6 1 1 1 6综采放顶煤工作面煤层底板标高范围+8 6 5+8 2 0m，地面标高+10 4 3+11 1 3.6m。工作面长度1 8 0m，推进长度约12 0 0m，可采长度10 5 0m，可采量1.0 3 6M t。1 1号煤层赋存稳定，倾角4；煤厚5.3 9m；直接顶为泥岩，厚度2.9 9m；老顶为K2灰岩，厚度为5.8 4m；底板为高岭土泥岩，厚度7.6 8m。采面用综放开采，采高2.8m，放煤高度2.5 9m，采放比为1:0.9 2 5。2综采自动化系统方案2.1系统架构如图1所示，整个系统按三层结构搭建，第一层为工作面设备层，包括工作面综采涉及采、运、支设备与动力供应设备等，各设备自带参数检测及动作控制系统；第二层为集中监控层，设系统井下集控中心，各设备分系统以总线或以太网方式与集控中心通讯，交互参数及控制信息，实现集控中心对第一层各分系统的总控和参数集成、监视；第三层为井上监控层，由井下集控中心通过井上井下网络把数据信息传输到地面监控室，实现井下工况的图表化显示和数据综合分析。井上监控操作设备可与6 1 1 2 0综放工作面现有设备完美兼容。图1智能化综放系统构架2.2采煤机控制系统采煤机控制系统具备记忆割煤功能以及割三角煤、中部斜切进刀工艺执行能力，采煤机系统配有机载瓦检仪，当瓦斯监测浓度达到设定值（在规定值以下），采煤机具备减速和停机的功能1-2。采煤机控制系统配置有线通信和无线双链通讯。有线通信采用采煤机电缆，该电缆由矿方提供，该采煤机电缆需1 0芯及以上电缆，通过采煤机控制电缆进行无线数据传输到顺槽集控中心。无线通信采用动力载波或无线A P进行通讯。采煤机控制系统内置有找直系统，系统组成包括采煤机惯性导航仪、无线传输系统、软件等，具体找直系统主要设备如表1所示。2 0 2江西煤炭科技2023年第1期表1找直系统设备参数编号项目型号数量单位备注1采煤机惯性导航系统HT9 01套2采煤机姿态监控主机CMJ9 0 GD-FW1台3工作面无线APFYS1 2-GP22 0个或动力载波4工作面无线AP电源电缆LCYV2 AGM/2 0根5矿用网线（带屏蔽）MHYV4 2 0.5按需米2.3支架电液控制系统电液控制系统组成如图2所示。系统结构包括控制器、电液控换向主阀、压力传感器、行程传感器等。液压支架跟机自动化启停过程不超过5 0 0ms；控制延时不超过2 0 0ms。电液控制系统与采煤机配合实现双向、单向、部分截深割煤功能。具有矿压及支架各类传感器异常报警功能3-5。电液控制系统能够通过综采自动化系统实现采煤机与支架的防碰撞功能，支架姿态监测和控制。图2支架电液控制系统结构2.4运输控制系统系统将针对工作面设备情况，对系统的设备数据进行通信接入到集控中心，设备包含三机变频器、胶带运输系统、泵站系统、组合开关、工作面及皮带通讯控制器等设备6。图3运输控制系统架构如图3所示，三机、胶带在顺槽的控制主机（组合开关）接入集控中心交换机，如控制主机外传通讯为总线方式，则先接入综合接入器，再连接交换机，交换机连接集控主机；泵站及移变等设备由各自控制器接入综合接入器，再接入集控中心交换机。三机及皮带运输设备主机，泵站及组合开关等各设备必须开放通信协议，开放远程控制功能。2.5视频监控系统系统由综采工作面视频、生产节点（机头、机尾、皮带搭接点等地点）视频以及视频传输网络（千兆以太网）组成,结构如图4所示。安装布置为：每3台支架安装1个隔爆本安型摄像仪。在巷道机头、巷道机尾、各搭接点等处配置7台巷道摄像仪设备。在工作面安装3个交换机组成10 0 0兆网络。工作面视频系统及网络系统均采用10 0 0兆网络。图4视频监控系统结构2.6自动化放煤功能通过液压支架尾梁和插板动作控制，实现自动化放顶煤。自动化放顶煤功能主要解决以下几个层面的问题：（1）改手动放煤为自动化放煤为主，巡视人员干预为辅。（2）减少放煤工数量，只留1人巡视。（3）解决手动放煤结束后尾梁姿态不一带来的移架过程丢煤问题。（4）解决邻近支架放煤不均衡问题，减少放矸量。（5）解决放、运平衡问题，提升整体效率。系统具备和第三方煤岩识别系统对接能力，以进一步提升自动化放煤效果。具体放煤流程为：按采煤工艺和采煤机行进方向、位置逐架进行放煤，第一架满足放煤条件时进入放煤区域，第二架满足条件时进入放煤区域，不考虑前面的支架是否放煤停止。后面以此类推，同时相邻两架不允许同时进行放煤动作。当已经进行放煤的支架停止放煤后，且后溜支架负荷下降到规定范围内2 0 3江西煤炭科技2023年第1期J.太原：机械管理开发，2 0 2 1，3 6（7）：1 7-1 8，2 1.4 樊伟.沙坪煤矿综放工作面刮板输送机选型研究J.北京：煤炭工程，2 0 1 9，5 1（S2）：2 7-3 0.5 董帅.复杂地质条件下煤矿综放工作面设备选型研究J.长沙：采矿技术，2 0 2 0，2 0（3）：1 1 5-1 1 7.6 姬刘亭.砂墩子矿井4-1煤采煤方法与设备选型设计研究J.北京：煤炭工程，2 0 1 9，5 1（8）：5-8.作者简介：邢鹏亮（1 9 9 3），男，毕业于河北工程大学自动化专业，助理工程师，研究方向：矿山机电技术与管理工作。收稿日期：2 0 2 2-0 6-1 0编辑：项元海时，再依次新增支架进行放煤。每个阶段放煤结束后都须进行尾梁和插板复位。3现场应用效果6 1 1 1 6智能化工作面自动化系统主要通过构建由顺槽控制中心、设备远程控制、采煤机记忆割煤、支架电液控、视频监控等控制平台。现场应用后，效果如下：表2传统与智能化综放开采井下作业人员数量统计原综放工作面智能化综放工作面工种人数/人工种人数/人放库工1井下集控中心值守人员（含值班电工）2皮带司机1机头、机尾端头支护工6转载机司机1工作面巡检人员3工作面前、后刮板输送机司机2放煤工1采煤机司机2采煤机司机1拉架工2-放顶煤工1-机头、机尾端头支护工6-值班电工1-班组长1-跟班副队长1-乳化液泵站司机1-合计2 0-1 31）实现液压支架、采煤机、刮板输送机等设备监控、远程控制。2）实现采煤机记忆截割采煤，具有端头进刀割三角煤及中部斜切进刀自动化等工艺；具有双向割煤，液压支架及时自动跟机作业，“一键”自动化放顶煤功能。通过集控中心辅助视频监控系统，实现远程干预；同时可实现综放自动化控制功能。3）对工作面的相关信息分类整理，通过以太环网将数据上传至地面集控中心，并能将工作面数据进行综合发布。4）改善劳动环境、降低井下人员数量及劳动强度。原综放开采与智能化综放开采井下作业人员数量统计结果如表2所示。4结语根据柳湾煤矿6 1 1 1 2 0综放工作面煤层赋存特征、综放设备布置情况以及煤炭开采条件等，将先进的智能化综放设备及控制技术应用到采面设备控制中，实现采煤机自动截割、液压支架移架及放煤等智能化控制。现场应用后，综放工作面智能化开采程度得以明显提升，采面作业人员数量由2 0人降至1 3人，为柳湾矿后续智能化综放工作面构建积累了宝贵经验。参考文献：1 王昌红.综放工作面智能化开采技术的研究J.太原：机械管理开发，2 0 2 2，3 7（3）：3 1 8-3 1 9，3 2 1.2 尚鹏宾.九里山矿智能化综放工作面关键技术研究与应用J.山东煤炭科技，2 0 2 1，3 9（1 2）：1 6 6-1 6 8，1 7 1.3 李伟.综放开采智能化控制系统研发与应用J.北京：煤炭科学技术，2 0 2 1，4 9（1 0）：1 2 8-1 3 5.4 马昆，翟文.智能综放工作面自动化放煤工艺分析与研究J.北京：中国煤炭，2 0 2 1，4 7（8）：3 4-4 0.5 秦文光.王家岭矿综放工作面智能化协同控制方案设计与实现J.北京：煤炭科学技术，2 0 2 1，4 9（S1）：5 3-5 8.6 吴亚军，王亚军，杨树新，等.特厚煤层综放工作面智能化开采研究与实践J.北京：中国煤炭，2 0 2 0，4 6（1 1）：4 9-5 7.作者简介：王 猛（1 9 8 9），男，山西灵石人，2 0 1 7年毕业于太原理工大学采矿工程专业，工程师，现从事煤矿机电设备管理工作。收稿日期：2 0 2 2-0 5-1 6编辑：许敦昂（上接2 0 1页）2 0 4