白治新

摘要：目前，我國的科技發(fā)展十分迅速，工作面運輸自動化控制系統(tǒng)包括井上主機控制系統(tǒng)通過局域網(wǎng)連接井下控制系統(tǒng)，井下控制系統(tǒng)包括防爆型計算機，由計算機控制的人機交互裝置和多個功能模塊；人機交互裝置包括操控臺和監(jiān)視器；多個功能模塊包括可編程序控制器模塊、視頻模塊、通訊模塊、音頻模塊和電源模塊，其中可編程序控制器模塊連接工作面運輸設(shè)備，控制工作面運輸設(shè)備的啟停；僅增加和改造一些設(shè)備，在工作面設(shè)備列車控制，運輸系統(tǒng)實現(xiàn)了無人值守，不僅可以節(jié)能降耗、減人增效，使地面生產(chǎn)調(diào)度室工作人員可以隨時了解井下工作面的安全生產(chǎn)情況，提升了科學的生產(chǎn)管理手段，最大程度地提高運輸生產(chǎn)設(shè)備的開機率及效率，實現(xiàn)連續(xù)高產(chǎn)高效。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；自動化；控制系統(tǒng)

引言

該技術(shù)是工作面運輸自動化控制系統(tǒng)包括井上主機控制系統(tǒng)和井下控制系統(tǒng)，井上主機控制系統(tǒng)通過局域網(wǎng)連接井下控制系統(tǒng)，井下控制系統(tǒng)包括防爆型計算機，由計算機控制的人機交互裝置和多個功能模塊；人機交互裝置包括操控臺和監(jiān)視器；使用該系統(tǒng)技術(shù)后工作面可實現(xiàn)日常采煤生產(chǎn)過程，實現(xiàn)以采煤機記憶模式割煤為主，人工操作為輔；以綜機支架跟隨采煤機自動控制為主，人工操作為輔；以綜采工作面運輸設(shè)備自動控制為主，就地控制為輔；以綜采設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測為主，視頻監(jiān)控為輔；即“以工作面自動控制為主，人工操作控制為輔”的自動化模式；達到生產(chǎn)工作面少人安全高效開采多個功能模塊包括可編程序控制器模塊、視頻模塊、通訊模塊、音頻模塊和電源模塊，其中可編程序控制器模塊連接工作面運輸設(shè)備，控制工作面運輸設(shè)備的啟停；僅增加和改造一些設(shè)備，在工作面設(shè)備列車控制，運輸系統(tǒng)實現(xiàn)了無人值守，既可以節(jié)能降耗又能減人增效，還可以實現(xiàn)提升自動化控制水平，更能有效地降低安全管理成本。

1背景技術(shù)

原有帶式輸送機是一種摩擦驅(qū)動模式設(shè)備，以連續(xù)方式運輸物料的機械設(shè)備，從最初的供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送方式，帶式輸送機是煤礦最理想的高效連續(xù)運輸裝備，與其他運輸設(shè)備相比，具有可實現(xiàn)輸送距離長、運量大、連續(xù)輸送等優(yōu)點，而且運行可靠，但是工作面運輸自動化和集中控制一直是薄弱點，尤其對高產(chǎn)高效生產(chǎn)煤礦而言，地面調(diào)度室指揮工作人員不能及時了解生產(chǎn)現(xiàn)場的安全生產(chǎn)現(xiàn)狀，地面與井下生產(chǎn)工作面不能實現(xiàn)直接對話，工作面的安全只能靠現(xiàn)場工作人員，沒有監(jiān)控控制設(shè)施。缺少將所有工作面生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備控制系統(tǒng)及供電系統(tǒng)有機結(jié)合起來，不能實現(xiàn)在工作面集控中心對工作面綜采設(shè)備的集中監(jiān)測和遠程自動化控制功能。

2綜采工作面自動化系統(tǒng)的應(yīng)用的技術(shù)方案

（1）順槽監(jiān)控中心順槽監(jiān)控中心配置采煤機遠程控制主機、液壓支架遠程控制主機、支架操作臺和集控操作臺、工作面視頻監(jiān)控顯示器等。在順槽實時監(jiān)控各設(shè)備運轉(zhuǎn)情況，通過“一鍵”啟停按鍵對工作面綜采設(shè)備按照自動化程序順序啟停，實現(xiàn)在順槽對工作面設(shè)備工況監(jiān)測和遠程集中操控。（2）自動跟機移架及液壓支架電液控制液壓支架自動跟機移架通過光纖陀螺儀、水平位移傳感器、傾角傳感器的安裝和使用，對刮板機和采煤機的二維姿態(tài)、液壓支架的高度和三維姿態(tài)進行實時監(jiān)測，再通過識別采煤機運行方向和位置，從而實現(xiàn)液壓支架隨開采自動移架。采用SAC型支架電液控制系統(tǒng)控制液壓支架，該系統(tǒng)主要包括位置傳感器、支架電液控制閥、紅外線發(fā)送及接收器、推移行程傳感器、測高傳感器、控制器、支架立柱壓力傳感器及信號轉(zhuǎn)換裝置等。該系統(tǒng)可實現(xiàn)自動噴灑水、液壓支架拉架、升架及降架、伸縮護幫板、拉后部輸送機及推移淺部輸送機等功能。（3）采煤機記憶截煤主要是指采煤機能夠按照存儲記憶中的參數(shù)自動運行，從而實現(xiàn)無人操作。先由采煤機司機操作截煤示范刀，然后采煤機對其軌跡參數(shù)進行記憶。通過記錄工作面示范刀及煤層變化曲線，采煤機自動按照記憶的曲線和工藝截煤，在地質(zhì)條件變化大、頂板破碎時輔助人工遠程干預(yù)。（4）供液系統(tǒng)自動化控制自動化供液系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、乳化液泵站、乳化液配比系統(tǒng)、回液過濾站、噴霧泵站、自動反沖洗清水過濾站、清水箱、回液箱及混合液箱等組成。該系統(tǒng)通過乳化液濃度自動配比系統(tǒng)和防滲透水處理系統(tǒng)保證供液質(zhì)量；采用電磁卸載和變頻控制結(jié)合方式，可達到恒壓供液及快速供液的目的。系統(tǒng)基本工作原理為：首先控制系統(tǒng)接收壓力傳感器發(fā)出的壓力信號，再根據(jù)其變化情況對工作面用液需求進行判斷，從而自動啟停乳化液泵站。（5）全工作面視頻覆蓋工作面視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)工作面可視化的重要組成部分。在液壓支架及部分關(guān)鍵位置，安裝礦用夜視、低照度、高清晰的本質(zhì)安全型網(wǎng)絡(luò)攝像頭，具備紅外補光、云臺和視頻自動跟機等功能，完成對煤壁和工作面的監(jiān)控，為遠程操作人員提供實時監(jiān)視信息，便于及時掌握工作面情況。（6）語音、視頻和數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸建立綜采工作面百兆以太網(wǎng)，主要由本質(zhì)安全型綜采綜合接入器、本質(zhì)安全型交換機、礦用隔爆兼本質(zhì)安全型穩(wěn)壓電源和礦用光纜等組成。通過工作面百兆以太網(wǎng)絡(luò)平臺將綜采工作面語音、視頻和數(shù)據(jù)傳輸?shù)巾槻郾O(jiān)控中心，再通過礦井現(xiàn)用工業(yè)以太環(huán)形網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度室。

3實現(xiàn)功能及實施效果

3.1實現(xiàn)功能

（1）實現(xiàn)了綜采工作面液壓支架的自動移架功能。（2）實現(xiàn)了在地面調(diào)度中心及工作面順槽監(jiān)控中心對綜采工作面的遠程操控及實施監(jiān)測功能。（3）實現(xiàn)了智能配液和集中供液功能。（4）實現(xiàn)了采煤機的遠程操控及記憶截割功能。

3.2應(yīng)用效果

視頻模塊和音頻模塊分別控制所述工作面視頻系統(tǒng)和工作面語音通訊系統(tǒng)的運行；工作面視頻系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)攝像頭、視頻監(jiān)視器和視頻操作臺，動態(tài)、實時顯示全部系統(tǒng)所有膠帶運輸機狀況，系統(tǒng)保護具有尋址功能，顯示故障對應(yīng)地址位置；還包括保護系統(tǒng)包括設(shè)置在膠帶機驅(qū)動滾筒的溫度保護、煙霧保護和自動灑水裝置和設(shè)置在煤倉的雷達料位儀，膠帶輸送機沿線均勻設(shè)置多個急停保護裝置，可實現(xiàn)膠帶機驅(qū)動滾筒防滑、堆煤，且能實現(xiàn)在工作面集控中心對工作面綜采設(shè)備的集中監(jiān)測和遠程自動化控制技術(shù)。井上主機控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)監(jiān)控主機、視頻監(jiān)控主機、上交換機和井上環(huán)網(wǎng)交換機與井下環(huán)網(wǎng)連接。本技術(shù)的優(yōu)點在于工作面運輸自動化控制系統(tǒng)在現(xiàn)有井下皮帶運輸線設(shè)備基礎(chǔ)上，僅增加和改造一些設(shè)備，在工作面設(shè)備列車控制，運輸系統(tǒng)實現(xiàn)了無人值守，不僅可以節(jié)能降耗、減人增效，而且還可以提升自動化管理水平，有效地降低管理成本。提高采煤效率、提高資源的利用率、降低采煤人員的勞動強度、提高煤礦的安全生產(chǎn)水平，達到工作面生產(chǎn)過程自動化、采煤工藝智能化、工作面管理信息化，是現(xiàn)代化煤礦高效、安全、綠色生產(chǎn)的必由之路?，F(xiàn)已在山東能源棗礦集團七五煤礦、田陳煤礦新安煤礦試點使用，準備在多個煤礦推廣應(yīng)用。

結(jié)語

綜采工作面自動化控制系統(tǒng)在硯北煤礦的示范應(yīng)用，實現(xiàn)了采煤機記憶截煤、液壓支架的自動跟機移架、刮板輸送機的自動跟機推移、工作面智能型集成供液等功能。但受煤巖識別、工作面環(huán)境等條件的制約，在工作面視頻防塵、防霧、煤巖識別、人員識別和精確定位、傳感器的穩(wěn)定性、可靠性和適應(yīng)性等方面還需進一步研究改進。

參考文獻

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（作者單位：徐礦集團新疆賽爾能源有限責任公司）