呂維赟 崔貴波 盧 鑫

(陽煤集團(tuán)一礦,山西省陽泉市,045008)

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綜采自動(dòng)化系統(tǒng)在陽煤集團(tuán)一礦S8310大采高工作面的應(yīng)用

呂維赟 崔貴波 盧 鑫

(陽煤集團(tuán)一礦,山西省陽泉市,045008)

摘 要分析了陽煤集團(tuán)一礦S8310大采高工作面的概況,介紹了S8310大采高工作面綜采自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)的功能,詳細(xì)闡述了S8301大采高工作面綜采自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用情況,最后分析了S8301大采高工作面綜采自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞陽煤集團(tuán)一礦 大采高工作面 綜采自動(dòng)化系統(tǒng) 應(yīng)用

Application of automatic system of fully mechanized mining in S8310 working face with large mining height in No.1 Coal Mine of Yangquan Coal Industry Group

Lv Weiyun,Cui Guibo,Lu Xin
(No.1 Coal Mine of Yangquan Coal Industry Group,Yangquan,Shanxi 045008,China)

Abstract The authors analyzed the general situation of S8310 working face with large mining height in No.1 Coal Mine of Yangquan Coal Industry Group,introduced the framework and functions of automatic system of fully mechanized mining,and elaborated the situation of application of the automatic system,at last analyzed the application effects of the automatic system in the working face.

Key words No.1 Coal Mine of Yangquan Coal Industry Group,working face with large mining height,automatic system of fully mechanized mining,application

1　S8310　大采高工作面概況

1.1工作面主要技術(shù)參數(shù)

S8310大采高工作面走向長為1023 m,傾向長為220 m,煤層厚度為6.35～6.60 m,平均厚度為6.51 m,開采儲(chǔ)量為1.866 Mt;煤層傾角為1～13°,平均為6°;工作面為15＃煤一次采全高,采用走向長壁一次采全高綜采自動(dòng)化采煤法,采用全部跨落法管理頂板;工作面沿煤層頂?shù)装逋七M(jìn),平均采高為6.5 m,循環(huán)進(jìn)度為0.8 m.

1.2巷道布置及斷面特征

S8310大采高工作面采用一進(jìn)兩回開切巷＋走向高抽巷的方式布置.其中進(jìn)風(fēng)巷(5.4 m×3.6 m)、回風(fēng)巷(4.6 m×3.6 m)、切巷(9.5 m× 4.5 m)沿15＃煤上層布置,內(nèi)錯(cuò)尾巷沿距15＃煤層頂板上方8～11 m的泥巖布置,走向高抽巷沿K4灰?guī)r下面的泥巖布置,距15＃煤層頂板60～66 m.S8310大采高工作面巷道布置圖如圖1所示.

1.3S8310大采高工作面設(shè)備選型

S8310大采高工作面為大采高一次采全高工作面,設(shè)備主要包括SL1000型采煤機(jī)、ZY12000－30/68D型電液控支架、“三機(jī)”(刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī))、泵站、供電設(shè)備、單機(jī)控制設(shè)備和自動(dòng)化集中控制設(shè)備等,具體選型見表1.

圖1　S8310大采高工作面巷道布置圖

表1　S8310大采高工作面自動(dòng)控制系統(tǒng)井下設(shè)備選型

2　綜采自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)的功能

S8310大采高工作面綜采自動(dòng)化系統(tǒng)由地面監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和工作面監(jiān)控系統(tǒng)三大部分組成,其架構(gòu)圖如圖2所示.

圖2　S8310大采高工作面綜采自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)圖

綜采自動(dòng)化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能:

(1)工作面生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化.通過井下集中控制平臺(tái)對(duì)工作面生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)集中控制.

(2)工作面生產(chǎn)過程自動(dòng)化.通過對(duì)井下工作面生產(chǎn)設(shè)備的集中控制,實(shí)現(xiàn)割煤、移架和推溜等回采工藝的回采過程自動(dòng)化.

(3)工作面在線監(jiān)控.通過井下集中控制平臺(tái)對(duì)設(shè)備工作電流、電壓、關(guān)鍵部位和設(shè)備軸承溫度、油位等工作面設(shè)備情況實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控.

(4)工作面情況視頻傳輸.通過井下集中控制平臺(tái)實(shí)時(shí)將井下工作面情況傳輸至地面調(diào)度室.

3　綜采自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1中部自動(dòng)跟機(jī)拉架應(yīng)用

(1)第一階段.試驗(yàn)初期在工作面分段進(jìn)行自動(dòng)跟機(jī)拉架作業(yè),由廠家設(shè)定程序并現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo),隊(duì)組配合完成.跟機(jī)自動(dòng)化拉架工序?yàn)?在超前采煤機(jī)9架(距前滾筒3架)開始收護(hù)幫板——采煤機(jī)割煤——支架滯后采煤機(jī)7架(距后滾筒2架)開始拉架伸前探梁并展開護(hù)幫板——滯后25架開始推溜.

(2)第二階段.綜五隊(duì)員工已能自主完成中部自動(dòng)跟機(jī)作業(yè),自動(dòng)跟機(jī)作業(yè)時(shí)工作面只需要2名機(jī)組司機(jī)和2名監(jiān)護(hù)工(一名跟在采煤機(jī)后面監(jiān)測(cè)支架的拉架狀況,另一名在支架前面監(jiān)測(cè)支架收護(hù)幫板和前探梁收縮情況)就可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè).其中2015年3月15日原班采用自動(dòng)化跟機(jī)作業(yè),割煤9刀,出煤16002 t,已基本達(dá)到人工作業(yè)水平.

(3)第三階段.中部自動(dòng)跟機(jī)作業(yè)在工作面生產(chǎn)過程中已成為正常生產(chǎn)工藝,工作面實(shí)現(xiàn)了中部自動(dòng)跟機(jī)拉架的自動(dòng)化.

3.2端頭斜切進(jìn)刀自動(dòng)跟機(jī)拉架應(yīng)用

2015年3月19日開始試驗(yàn)端頭斜切進(jìn)刀自動(dòng)跟機(jī)拉架,首先進(jìn)行了機(jī)尾的自動(dòng)跟機(jī)拉架應(yīng)用.中部自動(dòng)跟機(jī)拉架至116架時(shí),進(jìn)入自動(dòng)拉機(jī)尾階段,117～123架不拉架,124～130架機(jī)尾為過渡架,端頭架已提前拉架割透第一次機(jī)尾開始反向斜切進(jìn)刀至100架時(shí),123～117架順序自動(dòng)移架,機(jī)組繼續(xù)往后退至95架時(shí),130～101架頂溜,然后機(jī)組向機(jī)尾開至101架時(shí),130～124架順序自動(dòng)移架,第一次拉機(jī)尾結(jié)束;機(jī)組割透第二次機(jī)尾,進(jìn)入掃煤程序,掃干凈煤往出退機(jī)組時(shí),機(jī)組開至125架再向機(jī)頭開,從123架開始往前依次拉架,進(jìn)入中部跟機(jī)階段,機(jī)組開至108架時(shí),130～114架頂溜,機(jī)組開至98架時(shí),130～124架順序自動(dòng)移架,拉機(jī)尾結(jié)束.同樣進(jìn)行了機(jī)頭的自動(dòng)跟機(jī)拉架試驗(yàn).截至3月底,S8310工作面中部自動(dòng)跟機(jī)試驗(yàn)、端頭斜切進(jìn)刀自動(dòng)跟機(jī)拉架試驗(yàn)也已基本實(shí)現(xiàn).

3.3采煤機(jī)記憶截割拉架應(yīng)用

2015年7月18日進(jìn)行了采煤機(jī)的自動(dòng)截割和支架的中部跟機(jī)及其采煤機(jī)的自動(dòng)割三角煤自動(dòng)化聯(lián)合應(yīng)用,應(yīng)用結(jié)果為:采煤機(jī)從30架往后開始試驗(yàn),給采煤機(jī)傳入自動(dòng)化的程序,然后編輯采煤機(jī)在不同的支架段內(nèi),輸入采高、臥底量及其采煤機(jī)的行駛速度,同時(shí)把支架的跟機(jī)自動(dòng)化參數(shù)設(shè)置好,采煤機(jī)從65架往前開始試驗(yàn),中部跟機(jī)跟到18架時(shí)支架停止自動(dòng)移架,當(dāng)采煤機(jī)從18架到機(jī)頭前滾筒割透三角煤時(shí),采煤機(jī)停止向前牽引,根據(jù)機(jī)頭三角煤處滾筒臥底量的設(shè)置,前滾筒自動(dòng)向下?lián)u刀,直到降到所設(shè)置的臥底量位置,后滾筒向上搖起,升到所設(shè)置的采高位置,此時(shí)采煤機(jī)向后牽引.

4　綜采自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用效果分析

4.1綜采自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

(1)節(jié)省了人力,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,人工操作時(shí)工作面正常作業(yè)需6人,且每人勞動(dòng)量都很大.而使用自動(dòng)跟機(jī)作業(yè)只需4人,這些人只是監(jiān)護(hù)設(shè)備運(yùn)行,不需任何操作.

(2)減少了操作工序,提高了系統(tǒng)自動(dòng)化程度,程序能夠按照作業(yè)工序進(jìn)行作業(yè).

(3)保障了作業(yè)場(chǎng)所作業(yè)人員的安全,自動(dòng)化的應(yīng)用將大批現(xiàn)場(chǎng)操作人員從工作面惡劣的環(huán)境中撤離出來,大大降低了工作面的人身事故率,保障了職工的生命安全.

(4)提高了生產(chǎn)效率,減少了人員主觀因素反復(fù)開停機(jī),使得整個(gè)采煤過程連續(xù)進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)了綜采面的高產(chǎn)與高效.

4.2應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題

綜采自動(dòng)化系統(tǒng)在S8301大采高工作面應(yīng)用過程中也出現(xiàn)一些問題,一是自動(dòng)跟機(jī)拉架后支架層次不齊;二是部分支架達(dá)不到初撐力;三是拉架時(shí)間間隔不一致;四是機(jī)組速度較快時(shí)自動(dòng)跟機(jī)拉架跟不上,出現(xiàn)“跳越式”拉架等一些現(xiàn)象;五是個(gè)別支架前探梁伸出插入煤壁護(hù)幫板展開后與煤壁之間形成夾角,不能有效護(hù)幫;六是局部地段由于煤壁不齊,支架拉架后前探梁不能伸出去;七是在不同的支架段內(nèi)需要輸入不同的采高及其臥底量,需要根據(jù)工作面的不同采高及其底板條件及時(shí)地調(diào)整相關(guān)參數(shù);八是根據(jù)工作面的地質(zhì)條件,需要適時(shí)地人為干預(yù)間斷自動(dòng)化功能,例如當(dāng)工作面片幫煤大時(shí),需要人為地即時(shí)調(diào)整采煤機(jī)的速度和采高;九是采煤機(jī)在機(jī)頭位置遇到的問題,根據(jù)工作面地形及其工作溜的上竄下滑,需要調(diào)整采煤機(jī)割透三角煤的停機(jī)位置及其在三角煤處的滾筒臥底量,另外在機(jī)頭機(jī)尾位置割透三角煤時(shí)需要增加一步清掃浮煤的程序,否則在移動(dòng)機(jī)頭或者機(jī)尾時(shí)不容易移到位.

4.3綜采自動(dòng)化系統(tǒng)改進(jìn)意見

因綜采自動(dòng)化系統(tǒng)是在一個(gè)比較理想化的環(huán)境下工作,與實(shí)際生產(chǎn)條件吻合度不高,在應(yīng)用初期自動(dòng)跟機(jī)系統(tǒng)不能有序進(jìn)行,根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)對(duì)工作面及支架設(shè)定程序做進(jìn)一步改進(jìn):

(1)試驗(yàn)初期,工作面采高為6.3 m,由于頂板難以管控,出現(xiàn)片幫等現(xiàn)象,自動(dòng)跟機(jī)系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn),經(jīng)研究決定,將采高降至5.5 m才能實(shí)現(xiàn)中部自動(dòng)跟機(jī)作業(yè).

(2)自動(dòng)跟機(jī)系統(tǒng)移架時(shí),主要依據(jù)支架本身壓力決定,試驗(yàn)初期移架壓力設(shè)定為25 MPa,使支架下縮量不能保證(不能帶壓移架或出現(xiàn)支架擠、咬現(xiàn)象),對(duì)頂板管理有一定影響,設(shè)定為28 MPa后,經(jīng)過一段時(shí)間的試驗(yàn)效果比較理想.

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(責(zé)任編輯 路 強(qiáng))

作者簡(jiǎn)介:呂維赟(1970－),男,山西昔陽人,工程師,現(xiàn)任陽煤集團(tuán)一礦礦長,主要從事煤巖巷快速掘進(jìn)、動(dòng)壓巷道支護(hù)效果、綜采一次采全高以及自動(dòng)控制系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)、工藝和裝備的試驗(yàn)、推廣、運(yùn)用及研究。

中圖分類號(hào)TD67

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A