采煤工作面自動化技術(shù)探索

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摘要：星村煤礦7302綜采工作面自動化建設(shè)過程中，因煤層傾角變化大，構(gòu)造發(fā)育，導致自動移架時出現(xiàn)咬架、歪架，記憶割煤時，出現(xiàn)煤機截割頂?shù)装宓那闆r，給頂板管理及煤質(zhì)管理造成極大困難。針對以上問題，通過確定合理升架動作中止參數(shù)，解決頂板破碎區(qū)域跟機移架問題；通過測定工作面關(guān)鍵參數(shù)，構(gòu)建工作面煤層三維賦存圖，確定采煤機自動截割合理參數(shù)，解決了因無法進行有效煤巖識別導致的煤機割頂?shù)装宓膯栴}。

關(guān)鍵詞：構(gòu)造發(fā)育煤層；自動化開采；煤巖識別；關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置

1工程概況

星村煤礦7302工作面結(jié)構(gòu)復雜，埋深大，構(gòu)造多，各生產(chǎn)工序繁瑣，正常生產(chǎn)期間出勤人數(shù)超過30人，工人勞動強度大，與現(xiàn)階段我國煤礦生產(chǎn)少人化、自動化趨勢嚴重不符。

2自動化建設(shè)情況

2.1建設(shè)情況

通過對7302綜采工作面現(xiàn)有設(shè)備系統(tǒng)的改造，在應(yīng)用過程中的不斷改進，在人工現(xiàn)場干預的情況下，前期實現(xiàn)記憶割煤、自動跟機移架、自動推移刮板輸送機、乳化液自動調(diào)配、設(shè)備一鍵啟停等功能[1]。后期通過不斷摸索完善，最終實現(xiàn)遠程操控工作面生產(chǎn)，根據(jù)實際生產(chǎn)條件，自動調(diào)整設(shè)備運轉(zhuǎn)參數(shù)，實現(xiàn)工作面部分工序的智能化生產(chǎn)。

2.2五大系統(tǒng)建設(shè)

2.2.1工作面監(jiān)控中心工作面監(jiān)控中心是綜采自動化的大腦，擔負綜采工作面自動化的遠程集中監(jiān)控職責。工作面監(jiān)控中心布置在工作面集中控制臺，位于工作面進風順槽，超前工作面300m處，主要由主控計算機、操作臺、本安顯示器及交換機等組成。主控計算機是核心部件，負責回采工作面自動化系統(tǒng)井下主要控制職能。顯示器主要顯示液壓支架、刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機等主要設(shè)備運行狀況。操作臺是工作面遠程操控的主要執(zhí)行單位，7302綜采工作面配備兩臺本安型操控臺，一臺負責液壓支架及乳化液泵站遠程控制，一臺負責采煤機及三機遠程控制。2.2.2監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)是自動化回采工作面的神經(jīng)，實時監(jiān)測7302工作面主要設(shè)備運行情況。監(jiān)測系統(tǒng)主要包括：采煤機運行工況監(jiān)測，監(jiān)測采煤機運行速度、運行位置、軸承的溫度、截割高度、機身仰俯角等運行信息[2]；輸送機監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機工作的鏈速電流、工作電壓、功率、液壓系統(tǒng)壓力、郵箱溫度等輸送機運行狀態(tài)及設(shè)備完好狀況；液壓支架工況監(jiān)測，主要監(jiān)測各支架支撐高度、工作阻力、推移行程等參數(shù)[3]；乳化液泵站監(jiān)測系統(tǒng)，主要監(jiān)測泵站出口壓力、泵站油溫、油箱油位等參數(shù)；各類電器設(shè)備工況監(jiān)測，監(jiān)測工作面各類變壓器、組合開關(guān)運行負荷，包括漏電、斷相、過載保護完好情況。2.2.3信息傳輸系統(tǒng)信息傳輸系統(tǒng)相當于自動化系統(tǒng)的血脈，是自動化回采工作面各設(shè)備進行信息交換的路徑。7302工作面信息傳輸系統(tǒng)由礦用隔爆兼本安型穩(wěn)壓電源、本安型網(wǎng)絡(luò)交換機、本安型綜合接入器、本安型光電轉(zhuǎn)換器、連接器、光纜等組成，通過礦用光纜連接，接入礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，可實現(xiàn)地面實時監(jiān)測、遠程操控工作面設(shè)備運轉(zhuǎn)。2.2.4工作面視頻系統(tǒng)工作面視頻系統(tǒng)是自動化回采的雙眼，由礦用本質(zhì)安全型攝像儀、礦用本質(zhì)安全型顯示器、礦用本安型操作臺、安裝電纜及附件等組成。工作面每3個支架安裝1臺礦用本質(zhì)安全型攝像儀，攝像儀分別安裝于支架頂梁及前梁上，實現(xiàn)采煤機、煤壁及人行通道的實時監(jiān)測。2.2.5電液控系統(tǒng)電液控系統(tǒng)是實現(xiàn)液壓支架自動化操作的核心系統(tǒng)。系統(tǒng)元件主要包括電液控操作閥、壓力傳感器、行程傳感器、回液過濾站、高壓反沖洗過濾站、液壓過濾裝置及乳化液自動配比裝置等核心部件組成，其中電液控換向閥是主要執(zhí)行元件。通過采煤機、三機、泵站控制系統(tǒng)、電液控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、語音通訊控制系統(tǒng)等具備檢測功能并開放相應(yīng)的通訊接口、數(shù)據(jù)及遠程控制權(quán)限，實現(xiàn)了五大主要系統(tǒng)相互通訊，集成于監(jiān)控中心統(tǒng)一控制。

3實踐成果及技術(shù)研究

3.1實踐成果

3.1.1記憶割煤人工操作采煤機割一刀煤后，采煤機記憶截割路徑及主要截割參數(shù)，如煤層傾角、煤層厚度變化，并自動進行參數(shù)設(shè)置后，按照設(shè)置參數(shù)進行自動割煤。如工作煤層賦存條件或者截割工藝發(fā)生變化，可進行人工干預，修改采煤機運行參數(shù)，調(diào)整采高、煤機提剎刀角度、端頭斜切進刀距離等參數(shù)，干預內(nèi)容均可寫入記憶[3]。3.1.2自動跟機移架推溜實現(xiàn)單架或成組自動控制功能，可以按照事先設(shè)定的參數(shù)，既能實現(xiàn)單個支架的“推、降、移、升”動作的自動控制功能，也可進行成組自動移架、成組自動推溜、成組自動伸收前梁、成組自動伸收伸縮梁等功能。3.1.3綜采設(shè)備遠程監(jiān)控刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、膠帶輸送機、泵站系統(tǒng)的工作狀態(tài)遠程監(jiān)測監(jiān)控、常見故障診斷預警、“一鍵”啟停及設(shè)備聯(lián)動閉鎖控制。能夠在監(jiān)控中心對綜采設(shè)備數(shù)據(jù)集成、處理、故障診斷，并且當工作面自動化控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，各子系統(tǒng)不受工作面控制系統(tǒng)控制，能夠保證在檢修和工作面控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，各子系統(tǒng)能單獨運行，確保生產(chǎn)不受影響。

3.2技術(shù)研究

3.2.1關(guān)鍵參數(shù)確定（1）端頭斜切進刀。傳統(tǒng)人工跟機推移刮板輸送機，支架工、采煤機司機相互配合完成端頭斜切進刀，操作靈活，可根據(jù)實際情況進行調(diào)整。自動化采煤，一旦設(shè)定參數(shù)，即按照設(shè)定參數(shù)進行。端頭斜切進刀長度過長，影響效率，進刀長度過短，會導致刮板輸送連接部位及采煤機搖臂鉸接機構(gòu)受力損壞[4]。根據(jù)7302工作面煤層賦存情況及設(shè)備配套情況，通過不斷摸索，最終確定端頭斜切進刀段等于刮板輸送機最大可彎曲長度1.5倍，定為30m。7302自動化工作面進刀示意圖如圖1。（2）自動跟機移架、推溜參數(shù)確定。跟機移架滯后采煤機距離過小，煤機和支架相互干擾，處理不當甚至會出現(xiàn)煤機割支架，移架滯后割煤距離過遠，不利于頂板管理[5]。綜合考慮刮板輸送機最大彎曲角度、煤機運行速度及頂板情況，最終自動化操作系統(tǒng)設(shè)置滯后采煤機20m推移刮板輸送機，移架滯后采煤機后滾筒3架，成組移架，每組拉移6架，頂板破碎區(qū)域人工干預，緊跟采煤機前滾筒移架，單個移架。3.2.2采煤自動化難點探究（1）頂板破碎區(qū)段自動拉移支架難點探索。頂板破碎區(qū)域頂板拉移是現(xiàn)階段自動化回采工作面難點，一直未得到有效解決。如設(shè)定支架初撐力為升架動作關(guān)鍵參數(shù)，因頂板破碎，支架頂梁接頂不實，在未達到初撐力前，會一直執(zhí)行升架動作，導致與相鄰支架咬架、擠架，大面頂板破碎區(qū)域還會出現(xiàn)歪架、倒架。通過實際使用過程中的摸索，最終通過將支架支撐高度與初撐力兩項關(guān)鍵參數(shù)作為支架升架動作中止參數(shù)，根據(jù)不同頂板狀況設(shè)置兩參數(shù)優(yōu)先級，頂板破碎區(qū)域?qū)⑸芨叨茸鳛樯芙K止動作的參數(shù)，頂板完整區(qū)域?qū)⒅Ъ艹鯎瘟ψ鳛橹兄股軇幼麝P(guān)鍵參數(shù)，頂板破碎區(qū)支架自動化操作問題得到一定程度解決。（2）記憶割煤難點探索。采煤機割煤自動化是通過記錄已割煤區(qū)域煤層賦存條件，設(shè)定采高、傾角等關(guān)鍵參數(shù)，對于傾角變化較大煤層，或是工作面通過構(gòu)造時，采煤機煤巖識別功能還未實現(xiàn)，如按照設(shè)定參數(shù)進行記憶割煤，會出現(xiàn)割頂?shù)装鍘r石。通過對回采工作面兩順槽進行全面測量，構(gòu)造發(fā)育、煤層傾角變化區(qū)段增加測點密度，通過實際測量，構(gòu)建工作面煤層三維賦存圖，提前輸入煤機截割控制系統(tǒng)，煤機根據(jù)煤層賦存情況，實時調(diào)整提剎刀角度，無需進行煤巖識別，解決了因煤層傾角變化，割頂割底的問題。

4結(jié)語

星村煤礦7302工作面生產(chǎn)實現(xiàn)割煤、移架、推移刮板輸送機、拉移轉(zhuǎn)載機等主要生產(chǎn)工序自動化，工作面參與生產(chǎn)人數(shù)已由原來的30人左右降至16人以下，工人勞動效率提高一倍以上。通過設(shè)定合理升架中止動作參數(shù)，初步解決頂板破碎區(qū)域自動拉移支架難題；通過繪制工作面煤層賦存三維立體圖，設(shè)定采煤機合理運行參數(shù)，解決記憶割煤煤巖識別問題、采煤機割頂、割底難題。

【參考文獻】

［1］豐界澤.綜采自動化采煤技術(shù)的應(yīng)用[J].當代化工研究，2020（06）：76-77.

［2］畢博韜.綜采自動化采煤技術(shù)的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機，2017，48（10）：94.

［3］孫丙科，何勇華.綜采工作面自動化控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].工礦自動化，2014，40（01）：84-86.

［4］王金華，黃樂亭，李首濱，等.綜采工作面智能化技術(shù)與裝備的發(fā)展[J].煤炭學報，2014，39（08）：1418-1423.

［5］武棟棟.采煤工藝技術(shù)在自動化綜采工作面的應(yīng)用[J].煤炭科技，2017（01）：105-107.

作者：呂瑞騰 查守華 張?zhí)K 單位：山東省天安礦業(yè)集團有限公司