保德煤矿智能综放工作面建设关键技术研究_邬喜仓.pdf

保德煤矿智能综放工作面建设关键技术研究邬喜仓1，张学亮2，阮进林1，王志强3（1.国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司保德煤矿，山西忻州036600；2.煤炭工业规划设计研究院有限公司，北京100120；3.北京天玛智控科技股份有限公司，北京101399）摘要：针对现有智能综放工作面建设的研究成果缺乏某个综放工作面系统化建设实施研究的问题，以国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司保德煤矿 81309 智能综放工作面为研究背景，在液压支架电液控制系统及综采自动化系统配置的基础上，详细介绍了设备升级改造、有限透明开采模型构建、智能放煤工艺决策、煤矸识别方法优化、多模式融合集成控制等关键技术。对采煤机电控系统进行国产化升级改造，加装惯导系统，配套光纤复合电缆/5G 通信，实现采煤机姿态及控制数据高效稳定传输。采用迈步自移设备列车系统并配套管缆伸缩装置，实现设备列车拉移由 12 人完成。对智能规划中心数据源中的地质模型进行迭代修正，经过一系列换算和多源异构数据融合，形成有限透明开采地质模型。针对81309 工作面一刀一放 2 轮顺序放煤方式，构建了10 个智能综放回采阶段并设计了对应的采煤机、综放液压支架、前后刮板输送机的动作和时间，实现了中部跟机自动化采放、三角煤区域自动开采。采用振动煤矸识别与视频煤矸识别相结合的方式，建成智能综放煤矸识别系统。以 SAM 型综采自动化控制系统为枢纽，通过整合液压支架电液控制、视频监控、采煤机电控、三机泵站集控，构建出智能化集中控制系统，初步建成基于透明开采的“采支识放运”各环节自适应的综放开采工作面。调试结果表明，81309 综放工作面中部实现单班自动控制割煤 4 刀，液压支架实现自动跟机拉架、联动收伸护帮/伸缩梁、自主推溜等功能，智能化集中控制系统可一键启停生产系统，对设备运行数据进行实时监控。关键词：智能综放工作面；迈步自移设备列车；有限透明开采模型；智能放煤工艺；煤矸识别；智能化集中控制系统中图分类号：TD67文献标志码：AResearchonkeytechnologyofintelligentfullymechanizedcavingfaceconstructioninBaodeCoalMineWUXicang1,ZHANGXueliang2,RUANJinlin1,WANGZhiqiang3(1.BaodeCoalMine，CHNEnergyShendongCoalGroupCo.,Ltd.,Xinzhou036600,China；2.CCTEGCoalIndustryPlanningInstitute,Beijing100120,China；3.CCTEGBeijingTianmaIntelligentControlTechnologyCo.,Ltd.,Beijing101399,China)Abstract:Thecurrentresearchachievementsintheconstructionofintelligentfullymechanizedcavingfacelacksystematicimplementationcaseforaspecificfullymechanizedcavingface.Inordertosolvethisproblem,The81309intelligentfullymechanizedcavingfaceofBaodeCoalMine，CHNEnergyShendongCoalGroupCo.,Ltd.istakenastheresearchbackground.Basedontheconfigurationofhydraulicsupportelectro-hydrauliccontrol system and fully mechanized mining automation system,the key technologies such as equipment收稿日期：2022-06-28；修回日期：2023-01-15；责任编辑：王晖，郑海霞。基金项目：国家自然科学基金面上项目（51974290）；国家能源集团重点项目（GJNY-21-25）；天地科技股份有限公司科研项目（2021-TD-QN005）。作者简介：邬喜仓（1984），男，内蒙古鄂尔多斯人，工程师，主要从事采煤一线管理与技术研究工作，E-mail：。通信作者：张学亮（1984），男，山东临朐人，副研究员，硕士，主要从事采煤方法与工艺、矿山压力与岩层控制、智能化开采技术等方向研究工作，E-mail：。引用格式：邬喜仓，张学亮，阮进林，等.保德煤矿智能综放工作面建设关键技术研究J.工矿自动化，2023，49（2）：141-148.WU Xicang,ZHANG Xueliang,RUAN Jinlin,et al.Research on key technology of intelligent fully mechanized caving faceconstructioninBaodeCoalMineJ.JournalofMineAutomation，2023，49（2）：141-148.第49卷第2期工矿自动化Vol.49No.22023年2月JournalofMineAutomationFeb.2023文章编号：1671251X（2023）02014108DOI：10.13272/j.issn.1671-251x.2022060103upgrading and transformation,limited transparent mining model building,intelligent coal drawing processdecision-making,optimizationofcoalganguerecognitionmethod,andmulti-modefusionintegratedcontrolareintroducedindetail.Thelocalizationupgradingandtransformationoftheelectriccontrolsystemofthesheareriscarriedout.Theinertialnavigationsystemisinstalled.Theopticalfibercompositecable/5Gcommunicationissupportedtorealizeefficientandstabletransmissionofattitudeandcontroldataofshearer.Theequipmenttraincan be pulled and moved by 1-2 persons by adopting step-type self-shift equipment train and pipe and cable expansion device.Theiterativecorrectiononthegeologicalmodelinthedatasourceoftheintelligentplanningcenteriscarriedout.Thelimitedtransparentmininggeologicalmodelisformedthroughaseriesofconversionsandmulti-sourceheterogeneousdatafusion.Inviewofthesequentialcoalcavingmodeofonecut,onecavingandtworoundsinthe81309workingface,10intelligentfullymechanizedcavingminingstagesandthecorrespondingactionsandtimeofshearer,fullymechanizedcavinghydraulicsupport,frontandrearscraperconveyorareconstructed.Theautomaticmininganddrawinginthemiddleandautomaticmininginthetrianglecoalareaarerealized.Theintelligentcoalganguerecognitionsystemoffullymechanizedcavingisbuiltbycombiningthevibrationcoalganguerecognitionandvideocoalganguerecognitiontechnology.WiththeSAM-typefullymechanizedmining automation control system as the hub,an intelligent centralized control system is constructed byintegratingtheelectro-hydrauliccontrolofhydraulicsupport,videomonitoring,electriccontrolofshearerandcentralized control of pump stations of three machines.The intelligent fully mechanized caving face withadaptationinalllinksofmining,support,recognition,cavingandtransportationbasedontransparentmininghasbeeninitiallybuilt.Thedebuggingresultsshowthatthemiddlepartof81309fullymechanizedcavingfacecanrealizetheautomaticcontrolof4coalcuttersinasingleshift.Thehydraulicsupportcanrealizethefunctionsoftheautomaticfollowingmachineandpullingframe,linkagereceivingandextensionguard/expansionbeam,andautomaticpushingandsliding.Theintelligentcentralizedcontrolsystemcanstartandstoptheproductionsystemwithonekey,andmonitortheequipmentoperationdatainreal-time.Key words:intelligent fully-mechanized caving face;step-type self-shift equipment train;limited andtransparent mining model;Intelligent coal drawing process;coal gangue recognition;intelligent centralizedcontrolsystem 0引言我国煤炭产量中约有 44%是来自 3.5m 以上的厚煤层，除大采高综采外，综放开采是我国厚煤层开采的主要方法。近年来，煤炭开采智能化水平不断提升，依托智能综放工作面建设，实现安全高效智能综放开采是当前煤炭行业亟需解决的问题1-5。我国综放开采先后经历了综合机械化、自动化和智能化等发展阶段，目前处于智能化初级阶段，正在由单机自动化、系统集成化向单机智能化、系统智能化方向发展6-7。智能综放工作面建设是实现智能综放开采的必要途径，对于全新设计的智能综放工作面，可以进行一步到位的系统装备配置，进而完成智能综放工作面建设目标；现有的综放工作