田成立

（山西辰城建設(shè)工程有限公司，山西陽泉 045000）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，對資源的需求量日益提升。煤炭資源受到廣泛關(guān)注，但是我國煤礦開采存在不少問題[1]。即高產(chǎn)量、高死亡率；煤炭企業(yè)較普遍存在“采厚齊薄”、“吃肥丟瘦”的現(xiàn)象，煤炭資源浪費大；我國煤礦瓦斯突出、瓦斯爆炸、頂板事故發(fā)生頻率較高。

1 綜采工作面自動化系統(tǒng)基本構(gòu)成

綜采工作面自動化設(shè)備主要分為兩大部分：（1）主采機組：采煤機、刮板機、工作面液壓支架、乳化液泵站；（2）轉(zhuǎn)載運輸：轉(zhuǎn)載機、破碎機、皮帶輸送機、超前支護支架。在工作系統(tǒng)中，采煤機、刮板機、工作面液壓支架是工作面設(shè)備。支架所起的作用各不相同，端頭支架主要支護端頭空間巷道圍巖，保護輸送機機頭和機尾；超前支架主要對兩側(cè)巷道圍巖進行超前支護；破碎機騎跨在轉(zhuǎn)載機上，把工作面運來的煤體經(jīng)過破碎后，轉(zhuǎn)載到皮帶輸送機然后運走，皮帶輸送機的機尾屬于自移式，能隨工作面自行移動；乳化液泵站是工作面液壓支架的動力源；噴霧泵站主要給采煤機、刮板機、轉(zhuǎn)載機等供應(yīng)冷卻水和噴霧壓力水。

1.1 自動化系統(tǒng)構(gòu)成

性能優(yōu)越的綜采工作面系統(tǒng)通常由：自動控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、設(shè)備工況檢測和故障診斷系統(tǒng)、電液控制系統(tǒng)直線控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)等多種自動化技術(shù)的綜合應(yīng)用。綜采工作面自動化重點技術(shù)有：工作面液壓支架的電液控制技術(shù)、刮板機直線推進技術(shù)、煤層與巖石分界技術(shù)、自動采煤技術(shù)、工況監(jiān)測技術(shù)、故障診斷技術(shù)、順槽控制技術(shù)[2]。

1.2 自動化系統(tǒng)的功能與目標(biāo)

自動化系統(tǒng)實現(xiàn)主要功能是采煤機自動記憶采煤；支架自動推溜與拉架；綜采工作面輸送機負載自動識別控制。其次，重要設(shè)備必須具有數(shù)據(jù)傳送通訊能力，且能和多種通訊系統(tǒng)和接口進行雙向傳送數(shù)據(jù)。以此實現(xiàn)對所有設(shè)備的主要工作參數(shù)（如：溫度、電流、速度、位置等）實時控制，并能夠與其他設(shè)備進行信號交換，能夠信息共享及聯(lián)鎖控制。自動化系統(tǒng)實現(xiàn)目標(biāo)是綜采工作面的生產(chǎn)作業(yè)自動化，以此實現(xiàn)降低勞動強度、增大煤礦開采量；對自動化系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)備進行實時在線監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)故障或隱患，以便采取對應(yīng)措施。以此避免設(shè)備損壞，保障設(shè)備運轉(zhuǎn)率；把工作面的相關(guān)生產(chǎn)信息及時準(zhǔn)確傳送到井上，通過計算機網(wǎng)絡(luò)完成共享，從而實現(xiàn)生產(chǎn)信息化管理。

1.3 綜采工作面自動化系統(tǒng)控制要求

綜采工作面是煤礦生產(chǎn)一線陣地，其工作環(huán)境復(fù)雜多變，工序較多，所以對自動控制要求相對較高。綜采工作面系統(tǒng)通過遠方控制與就地控制，就地分部開車、檢修開車等方式對綜采工作面進行監(jiān)測和控制[3]；控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)能夠在地面直接控制井下綜采設(shè)備（如：破碎機、運輸機、轉(zhuǎn)載機等），同時能控制開關(guān)、泵站等；自動辨別煤流，有煤流時，皮帶輸送機運行，反之，停止；良好的故障診斷性能；自動化系統(tǒng)對重要設(shè)備具有視頻監(jiān)控功能。

1.4 綜采工作面生產(chǎn)作業(yè)自動化

1.4.1 采煤機控制

生產(chǎn)作業(yè)中，采煤機需要根據(jù)存儲參數(shù)自動運行，無需人工操作。采煤機的自動控制通常分為牽引控制、滾筒高度控制?？刂品绞降倪x用取決于綜采工作面的地質(zhì)狀況。首刀限制。采煤機控制裝置對第一刀割煤的參數(shù)進行存儲，與后續(xù)的進刀參數(shù)做對比，加以限制，禁止割煤超出存儲尺寸；恒定工作面斷面割煤作業(yè)；記憶割煤。即運用存儲器中存儲的人工截割相關(guān)數(shù)據(jù)進行割煤作業(yè)。人工操作可隨時修正記憶數(shù)據(jù)，以適應(yīng)工作面的變化；傳感系統(tǒng)控制。

1.4.2 綜采工作面輸送機負載控制

根據(jù)輸送機電機工作電流或刮板鏈條的受力大小監(jiān)控綜采工作面輸送機的負載，自動調(diào)整采煤機的速度，實現(xiàn)調(diào)整落煤量。倘若電流過大或刮板鏈條受力太大，輸送機控制系統(tǒng)向采煤機發(fā)信號，使采煤機降低速度或停止運行。

1.4.3 液壓支架的控制

液壓支架通過電液控制系統(tǒng)實現(xiàn)。電液控制系統(tǒng)采用PM4控制器，在割煤作業(yè)中，歲采煤機的行進系統(tǒng)控制支架的液壓系統(tǒng)，按采煤工藝要求完成一系列動作。可實現(xiàn)單臺液壓支架的多動作自動順序聯(lián)動及成組自動控制。

依據(jù)采煤機所處位置需先推溜后移架。此時，采煤機需把自身位置數(shù)據(jù)傳送到液壓支架的控制裝置。一般情況下，液壓支架接收器通過采煤機上的紅外線信號，確定其位置。每個液壓支架都設(shè)置有接收器，信號傳送到液壓支架控制裝置，從而實現(xiàn)支架的運動功能。

2 綜采工作面自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

部分國家（如：英國、澳大利亞等）已經(jīng)進行自動化采煤。自動化開采煤層，對煤體要求高，要求煤層坡度平緩、頂板穩(wěn)定性好、采高偏差小。一般綜采工作面不易實現(xiàn)。神東煤炭分公司率先實現(xiàn)綜采工作面自動化采煤。先后榆家梁煤礦45204、哈拉溝煤礦02203半截深自動化工作面；補連塔煤礦31306雙向全截深自動化工作面。綜采工作面應(yīng)用自動化技術(shù)可有效提高工程質(zhì)量、減輕綜采職工的勞動強度；發(fā)揮先進設(shè)備功效，產(chǎn)量得到大幅度提升。

3 綜采工作面自動化系統(tǒng)有待完善

（1）液壓支架聯(lián)動時，對片幫煤影響比較大，需要支架工作者隨時檢查支架前面是否有阻礙（如：大塊煤），以免擠傷電纜。（2）綜采自動化采煤隊煤層要求偏高，僅適宜煤層較平緩、頂板可靠穩(wěn)定、采高相對固定的井巷，普及性較差。

4 小結(jié)

由于煤礦作業(yè)環(huán)境惡劣，制約煤炭生產(chǎn)的發(fā)展[4]。而工作面實現(xiàn)自動化有利于煤礦企業(yè)高產(chǎn)、高效發(fā)展，還能減輕開采員工的勞動強度、減少事故發(fā)生率。因此，研究綜采工作面自動化開采技術(shù)意義重大。

［1］方新秋，何杰，郭敏江，等.煤礦無人工作面開采技術(shù)研究［J］.科技導(dǎo)報，2008（09）：56-61.

［2］夏護國.自動化綜采工作面技術(shù)應(yīng)用［J］.陜西煤炭，2007（01）：59-60.

［3］劉萬東.煤礦綜掘、綜采工作面自動化技術(shù)發(fā)展趨勢探討［J］.科技與企業(yè)，2012（19）：334.

［4］伍小杰，楊剛，葛娟，等.煤礦掘進工作面自動化技術(shù)研究［J］.煤礦機電，2010（02）：41-43.