徐義龍

摘 要：針對(duì)楊柳煤業(yè)1075工作面破碎頂板、3.2m厚煤層，通過(guò)調(diào)研，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)整支架及煤機(jī)自動(dòng)化動(dòng)作程序?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤機(jī)記憶割煤、支架跟機(jī)聯(lián)動(dòng)等一系列自動(dòng)化遠(yuǎn)程作業(yè)，泵站系統(tǒng)、后運(yùn)系統(tǒng)無(wú)人連鎖控制。該系統(tǒng)具備年產(chǎn)200萬(wàn)t的生產(chǎn)能力。

關(guān)鍵詞：破碎頂板;智能化工作面;連鎖控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TD421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）10-0167-02

1智能化綜采工作面簡(jiǎn)介

1.1工作面概況

楊柳煤業(yè)1075智能化綜采工作面走向長(zhǎng)2628m，傾斜166/195m，煤層傾角2°～14°，平均5°。煤層平均厚度3.2m，屬中厚煤層，煤層頂板以灰白色細(xì)砂巖為主，局部漸變成泥巖，底板以灰黑色泥巖為主，局部含有少量粉砂巖。

1.2設(shè)備配置情況

1075智能化綜采工作面選用ZZ8800-20/40D支架，MG500/1180-WD型雙滾筒交流電牽引采煤機(jī)、SGZ800/1050型刮板運(yùn)輸機(jī)，SZZ830/315型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)。DSJ100/100/2×200型可伸縮皮帶機(jī)。所有設(shè)備均安裝智能化控制裝置，滿(mǎn)足智能化開(kāi)采要求。

2 1075智能化綜采工作面自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)有：（1）實(shí)現(xiàn)在楊柳礦1075工作面的自動(dòng)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)安全、高產(chǎn)高效采煤;（2）實(shí)現(xiàn)在順槽監(jiān)控中心對(duì)綜采工作面設(shè)備的工作狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控、故障警告、故障記錄及 “一鍵”啟停;（3）實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)記憶截割采煤，液壓支架自動(dòng)跟機(jī)作業(yè);實(shí)現(xiàn)工作面各子系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)閉鎖控制。

2.1系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)包括順槽集控系統(tǒng)、采煤機(jī)控制系統(tǒng)、支架電液控制系統(tǒng)、運(yùn)輸設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、供電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、泵站自動(dòng)化控制以及工作介質(zhì)處理系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1。

2.2系統(tǒng)工作模式

（1）系統(tǒng)工作模式分為本地、遠(yuǎn)控和自動(dòng)三種模式;（2）各分系統(tǒng)進(jìn)行分別設(shè)置本地模式、遠(yuǎn)控模式和自動(dòng)模式;（3）某分系統(tǒng)或總控區(qū)處于急停時(shí)，均不能進(jìn)行“一鍵”啟動(dòng);（4）某分系統(tǒng)處于急停時(shí)，不能遠(yuǎn)程控制該分系統(tǒng)的設(shè)備;（5）在所有模式下，集控中心均需監(jiān)測(cè)各分系統(tǒng)所有設(shè)備的狀態(tài)信息以及故障信息，并對(duì)故障進(jìn)行提示與預(yù)警;（6）地面分控中心可實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及控制功能。

2.3各子系統(tǒng)功能

2.3.1順槽控制系統(tǒng)

順槽集控中心是整個(gè)智能綜采的核心及主要的人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采各子系統(tǒng)的集中監(jiān)測(cè)和控制。（1）系統(tǒng)具備對(duì)綜采設(shè)備“一鍵”啟停、單設(shè)備啟停以及對(duì)各設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程干預(yù)功能，并具有在監(jiān)控中心對(duì)綜采設(shè)備數(shù)據(jù)集成、處理、故障診斷、管理等功能;（2）具有對(duì)采煤機(jī)、刮板機(jī)頭、刮板機(jī)尾、轉(zhuǎn)載點(diǎn)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)視功能;（3）具有井上數(shù)據(jù)傳輸功能，通過(guò)井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)，將井下數(shù)據(jù)上傳至地面控制中心;（4）實(shí)現(xiàn)綜采工作面采煤設(shè)備的集中控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)、電液控制系統(tǒng)、刮板輸送機(jī)、破碎機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)、泵站系統(tǒng)、供電系統(tǒng)以及視頻系統(tǒng)的相互自動(dòng)聯(lián)鎖控制;（5）通過(guò)采集刮板機(jī)、破碎機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)采煤機(jī)的牽引速度，控制采煤量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)荷均衡調(diào)節(jié)。

2.3.2采煤機(jī)及系統(tǒng)功能

采煤機(jī)順槽計(jì)算機(jī)接入到綜合自動(dòng)化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示、遠(yuǎn)程控制、綜采設(shè)備聯(lián)動(dòng)、記憶割煤、狀態(tài)數(shù)據(jù)分析和評(píng)估，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)智能化控制。

（1）遠(yuǎn)程控制功能?？刂乒δ馨ǎ航馗羁刂啤恳刂?、搖臂升降控制等，為保證控制指令及時(shí)有效，控制延時(shí)時(shí)間不超過(guò)200ms。

（2）數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能。采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)包括：各電機(jī)電流、溫度，牽引速度，瓦斯?jié)舛取⒂拖溆蜏?、油位?采煤機(jī)姿態(tài)信息包括：采高、臥底、工作面位置，機(jī)身傾角、仰俯角。

（3）記憶切割功能。記憶截割功能應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)牽引速度與采高控制自適應(yīng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)高精度自動(dòng)記憶截割。

（4）載荷聯(lián)動(dòng)功能。采煤機(jī)與刮板運(yùn)輸系統(tǒng)具備載荷聯(lián)動(dòng)功能，當(dāng)負(fù)荷較大時(shí)，集控系統(tǒng)將自動(dòng)減慢采煤機(jī)的牽引速度，減少煤量。

（5）采煤機(jī)與支架防干涉功能。通過(guò)電液控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)護(hù)幫板狀態(tài)（支護(hù)壓力和收回狀態(tài)），通過(guò)預(yù)警和報(bào)警機(jī)制，防止采煤機(jī)和支架產(chǎn)生干涉。

（6）采煤機(jī)與支架互鎖功能。通過(guò)監(jiān)測(cè)支架傳感器的數(shù)據(jù)，分析支架的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)支架與采煤機(jī)互鎖。

（7）采煤機(jī)發(fā)生異常情況后的自我保護(hù)性停機(jī)及系統(tǒng)停機(jī)功能。

（8）自動(dòng)截割三角煤功能。集控中心滿(mǎn)足不同工作面的采煤工藝要求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)截割三角煤功能;相應(yīng)參數(shù)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求進(jìn)行修改、配置[1]。

2.3.3支架電液控系統(tǒng)及功能

電液控制系統(tǒng)的組成：工作面電液控制系統(tǒng)、紅外線(xiàn)煤機(jī)位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、支架遙控操作系統(tǒng)。

工作面電液控制系統(tǒng)主要包括支架控制器、電液控?fù)Q向主閥、隔爆兼本安電源、隔離器、壓力傳感器、行程傳感器等及各類(lèi)連接電纜;紅外線(xiàn)煤機(jī)位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括：紅外線(xiàn)發(fā)射器、紅外線(xiàn)接收傳感器及連接電纜等[2]。

2.3.4運(yùn)輸控制系統(tǒng)及功能

（1）通過(guò)與運(yùn)輸系統(tǒng)建立通訊，實(shí)現(xiàn)集控中心對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)的順序啟停;（2）實(shí)現(xiàn)綜采工作面刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)和皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行的聯(lián)鎖協(xié)調(diào)自動(dòng)控制;（3）監(jiān)控設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)綜采工作面運(yùn)輸系統(tǒng)報(bào)警、預(yù)警功能。

2.3.5供配電及監(jiān)控系統(tǒng)

供配電監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過(guò)與工作面的組合開(kāi)關(guān)、饋電開(kāi)關(guān)、照明綜保等電力設(shè)備通過(guò)RS485或者以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面相應(yīng)供配電設(shè)備的遠(yuǎn)程分合閘、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障告警、健康預(yù)判，為工作面自動(dòng)化采煤提供動(dòng)力保障。

2.3.6泵站監(jiān)控系統(tǒng)

（1）泵站控制系統(tǒng)與集控系統(tǒng)采用RS485，ModbusRTU協(xié)議雙向通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制;（2）實(shí)現(xiàn)泵站聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)、泵站聯(lián)動(dòng)停止以及泵站系統(tǒng)急停功能;（3）實(shí)現(xiàn)泵站循環(huán)啟動(dòng)功能，能夠根據(jù)系統(tǒng)壓力、用液量多少自動(dòng)控制啟停泵站的數(shù)量;（4）系統(tǒng)具備爆管保護(hù)功能及泵站吸空保護(hù)功能;（5）系統(tǒng)配備水處理系統(tǒng)、自動(dòng)反沖洗高壓過(guò)濾站、自動(dòng)反沖洗回液過(guò)濾站組成的多級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)壓力，自動(dòng)對(duì)過(guò)濾站進(jìn)行反沖洗。

2.3.7視頻監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)由采面視頻（含照明）、巷道視頻和照明以及視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)組成）。系統(tǒng)組成說(shuō)明：（1）每隔兩臺(tái)支架安裝一個(gè)正對(duì)煤壁的視頻（含照明）設(shè)備;（2）每隔6臺(tái)安裝一個(gè)沿溜子的視頻（含照明）設(shè)備;（3）在巷道機(jī)頭、巷道機(jī)尾、各搭接點(diǎn)安裝一個(gè)視頻照明設(shè)備;（4）在工作面安裝2個(gè)交換機(jī)組成環(huán)網(wǎng)。

2.3.8地面監(jiān)控系統(tǒng)

地面監(jiān)控系統(tǒng)包括：視頻主機(jī)、礦壓分析主機(jī)、數(shù)據(jù)處理主機(jī)（采煤機(jī)、刮板機(jī)、皮帶機(jī)、泵站、供電系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）數(shù)據(jù)服務(wù)器、客戶(hù)端系統(tǒng)組成，完成對(duì)各設(shè)備的監(jiān)控、控制以及故障診斷。

3智能化開(kāi)采中的創(chuàng)新與實(shí)踐

3.1更換位移傳感器

通過(guò)對(duì)井下生產(chǎn)實(shí)際調(diào)研和科學(xué)的理論計(jì)算，使用時(shí)間參數(shù)控制護(hù)幫板和伸縮梁動(dòng)作，解決了拉線(xiàn)式傳感器在生產(chǎn)過(guò)程中易損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸中斷的難題。

3.2實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟機(jī)帶壓擦頂移架

針對(duì)傳統(tǒng)人工拉架不能完全做到帶壓擦頂移架問(wèn)題，楊柳煤業(yè)多次與廠(chǎng)家技術(shù)人員積極溝通，不斷優(yōu)化支架移架程序，最終工作面所有地段實(shí)現(xiàn)了支架自動(dòng)帶壓跟機(jī)擦頂移架，有效提高了工作面回采安全系數(shù)。

3.3視頻網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

1075工作面共有76個(gè)視頻，采用交換機(jī)級(jí)聯(lián)方式網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)負(fù)荷較大，易出現(xiàn)視頻掉線(xiàn)和卡頓情況。針對(duì)該問(wèn)題，對(duì)視頻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，建立視頻服務(wù)器，客戶(hù)端訪(fǎng)問(wèn)視頻均對(duì)視頻服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)，避免了直接訪(fǎng)問(wèn)攝像儀，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到顯著提高。

3.4做好水質(zhì)管理

組織安裝清水過(guò)濾站、自動(dòng)反沖洗高壓過(guò)濾站、自動(dòng)反沖洗高壓過(guò)濾器、回液過(guò)濾站，有效提高了元件的可靠性，同時(shí)為工作面實(shí)現(xiàn)智能化開(kāi)采提供了有力保障。

4取得的成績(jī)

（1）安全和勞動(dòng)環(huán)境得到改善。操作人員遠(yuǎn)程操作，實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全的目的。同時(shí)可有效避免粉塵傷害，有利于職工身體健康;（2）職工勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低;（3）通過(guò)智能化綜采工藝的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)崗位優(yōu)化配置，生產(chǎn)效率顯著提高。原煤生產(chǎn)工效1025.6t/人，相比較以前，提高30%以上。區(qū)隊(duì)生產(chǎn)人員減少30%，節(jié)約人工的同時(shí)也大大提高了安全系數(shù);（4）對(duì)智能化開(kāi)采技術(shù)方案進(jìn)行全方位技術(shù)創(chuàng)新，各工藝流程實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)控制，優(yōu)化了三角煤開(kāi)采工藝，更具有操作性。工作面工程質(zhì)量實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)達(dá)標(biāo)，綜采單產(chǎn)顯著提高。礦井安全、經(jīng)營(yíng)效果得到顯著提升。

5下一步努力方向

5.1對(duì)智能化系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，重點(diǎn)做好以下幾個(gè)方面

（1）支架護(hù)幫板和伸縮梁動(dòng)作使用壓力傳感器控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)支架伸縮梁和護(hù)幫板動(dòng)作的精準(zhǔn)控制;（2）電液控制系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)做到全封閉管理，全面實(shí)現(xiàn)防水、防塵、防異物撞擊;（3）對(duì)機(jī)頭、機(jī)尾割三角煤工藝操作程序進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中情況發(fā)生變化時(shí)，確保實(shí)現(xiàn)智能化操作和人工干預(yù)兩種模式隨意切換。

5.2推進(jìn)科學(xué)發(fā)展，全面提升裝備水平

堅(jiān)持科技創(chuàng)新，積極推廣使用新技術(shù)、新裝備，工作面裝備實(shí)現(xiàn)高可靠性、大功率、高工阻，為工作面安全高效回采提供裝備保障。在礦井完成生產(chǎn)任務(wù)的前提下，全面取消夜班，進(jìn)一步提高職工幸福指數(shù)。

5.3打造集團(tuán)公司智能化開(kāi)采培訓(xùn)基地

楊柳煤業(yè)在集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)下智能化工作面建設(shè)取得了階段性的成功，下一步我們將繼續(xù)努力，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上不斷進(jìn)步，努力打造一流的智能化建設(shè)礦井，同時(shí)建立一支素質(zhì)過(guò)硬、技術(shù)成熟的智能化綜采隊(duì)伍，培養(yǎng)和發(fā)掘技術(shù)人才，成立智能化開(kāi)采的核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)技術(shù)攻關(guān)和培訓(xùn)授課，成為淮北中厚煤層復(fù)雜條件下技術(shù)服務(wù)和培訓(xùn)基地。為淮北礦業(yè)的智能化建設(shè)推進(jìn)工作添磚加瓦。

參考文獻(xiàn)

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