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        智能機(jī)械化放頂煤工作面在長平礦的應(yīng)用實(shí)踐

        2021-03-13 03:03:22元雪鵬
        山東煤炭科技 2021年2期
        關(guān)鍵詞:采煤機(jī)智能化支架

        元雪鵬

        (山西晉城長平煤業(yè)有限責(zé)任公司,山西 晉城 048006)

        1 工作面概況

        5302 放頂煤工作面位于3#煤五盤區(qū)南翼,標(biāo)高979~1170 m,工作面走向長度1 509.17 m(幫-停),傾斜長度295.00 m(幫-幫),煤層均厚5.64 m。該工作面在回采至1066 m 處布置有第二切眼,長96 m,第二停采線距第二切眼156 m。

        2 5302 工作面巷道布置概況

        5302 放頂煤工作面三條大巷均為矩形斷面,支護(hù)采用錨網(wǎng)鎖聯(lián)合支護(hù)。53021 巷用于主進(jìn)風(fēng)、運(yùn)煤、供液、供水,53022 巷用于回風(fēng),53023 巷用于輔助進(jìn)風(fēng)、供電和輔助運(yùn)輸,巷道特征見表1。

        3 放頂煤采礦方法

        回采工序:割煤→拉架→推前刮板輸送機(jī)→放頂煤→拉后刮板輸送機(jī)→清煤。

        3.1 割煤

        本工作面割煤方式采用雙向割煤,采高3.2 m,截深0.8 m。其中機(jī)頭、機(jī)尾進(jìn)刀采用手動模式(機(jī)頭1#~18#架、機(jī)尾152#~170#架),中部采用記憶截割模式割煤(19#~151#架)。

        3.1.1 機(jī)頭斜切進(jìn)刀(1#~18#架)

        機(jī)組割透機(jī)頭煤壁后,依次手動推移刮板輸送機(jī),煤機(jī)后方刮板輸送機(jī)彎曲段不小于20 m;進(jìn)刀完成后手動推移刮板輸送機(jī)至平直狀態(tài),并將后溜機(jī)頭大架拉回;移第一次端頭架及轉(zhuǎn)載機(jī),先降端頭2#架(采面?zhèn)龋┫蚯耙疲祟^2#架移到位后升緊支架,閉鎖轉(zhuǎn)載機(jī)上閉鎖鍵,推移轉(zhuǎn)載機(jī)到位后降端頭1#架(煤柱側(cè))移至與2#架平行位置進(jìn)入割煤狀態(tài)。

        3.1.2 中部割煤(19#~151#架)

        中部采用智能化回采,工作面液壓支架隨采煤機(jī)進(jìn)行自動跟機(jī)作業(yè),同時啟用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)對工作面找直,保證前刮板輸送機(jī)的直線度。采煤機(jī)采用智能截割模式進(jìn)行智能化自動割煤,割煤工程中須及時觀察支架頂板情況、支架姿態(tài)、電液控控制器狀態(tài)以及頂板破碎或片幫嚴(yán)重情況,出現(xiàn)特殊情況須及時停止割煤或者進(jìn)入手動模式,以免造成設(shè)備事故或災(zāi)害事故。

        3.1.3 機(jī)尾斜切進(jìn)刀(152#~170#架)

        機(jī)尾斜切進(jìn)刀需注意機(jī)組割透機(jī)尾煤壁前,先將超前支架前移,保證超前支架不影響滾筒割煤。機(jī)組割透機(jī)尾煤壁后,依次手動推移刮板輸送機(jī),煤機(jī)后方刮板輸送機(jī)彎曲段不小于20 m。

        3.2 拉架

        本工作面采用智能化電液控系統(tǒng)控制液壓支架的移架,可采用鄰架、成組、自動跟機(jī)、自動移超前架四種形式操作:(1)鄰架操作,液壓支架通過電液控手動模式進(jìn)行單架移架;(2)成組操作,液壓支架通過電液控手動模式進(jìn)行成組移架;(3)自動跟機(jī)操作,液壓支架通過自動跟機(jī)模式,實(shí)現(xiàn)自動移架程序;(4)移超前架操作,因長平煤田賦存條件影響,工作面頂板容易出現(xiàn)破碎,實(shí)際回采過程中需要超前拉架。采煤機(jī)割透機(jī)頭(尾)后,由支架工將工作面頂板破碎處的支架提前拉出;若出現(xiàn)個別支架不能及時拉出時本架報警啟動,由人工干預(yù)將超前架拉出。

        3.3 推前刮板輸送機(jī)

        19#~152#在自動跟機(jī)模式下,由慣性導(dǎo)航LASC 系統(tǒng)協(xié)同電液控系統(tǒng)進(jìn)行前部刮板輸送機(jī)自動找直,電液控系統(tǒng)控制液壓支架滯后機(jī)組后滾筒10 架自動順序跟機(jī)推刮板輸送機(jī),保證刮板輸送機(jī)直線度。1#~18#、152#~170#進(jìn)行手動模式推刮板輸送機(jī),推移步距為0.8 m。推出刮板輸送機(jī)后,需控制刮板輸送機(jī)溜槽水平方向彎曲度≤3°,垂直方向≤1°,彎曲段長度不小于17.5 m。

        在當(dāng)前普通本科院校進(jìn)行改革或轉(zhuǎn)型的形勢下,旅游管理作為一門實(shí)踐應(yīng)用型較強(qiáng)的專業(yè),其實(shí)踐教學(xué)體系一直處于較為混亂的狀態(tài);各學(xué)校由于受制于設(shè)施設(shè)備、師資等原因,沒有形成完善的實(shí)踐教學(xué)體系。從涉及實(shí)踐教學(xué)的三個環(huán)節(jié)(專業(yè)必修課、專業(yè)選修課、集中實(shí)踐環(huán)節(jié))入手,提出了課程實(shí)習(xí)、課堂模擬、校內(nèi)實(shí)訓(xùn)、頂崗實(shí)習(xí)、研究性實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐等實(shí)踐教學(xué)形式,構(gòu)建起實(shí)踐教學(xué)體系,并通過實(shí)驗室建設(shè)、教師隊伍、資金支持和企業(yè)合作進(jìn)行支持。

        3.4 放頂煤

        以手動放煤為主、智能化放煤為輔的放煤方式。

        (1)智能化放煤按時間頻次滯后采煤機(jī)后滾筒20 架自動順序放煤,單架放煤,每架放煤時間15 s,第1 個放煤工始終跟隨采煤機(jī),隨時觀察尾梁、插板狀態(tài)及自動放煤效果(見矸即停),第2、3 個放煤工隨時進(jìn)行第二輪補(bǔ)充放煤。

        (2)手動放煤采用電液控手動模式,用支架遙控器在架間進(jìn)行放煤操作,并隨時觀察尾梁、插板狀態(tài)及放煤效果,手動放煤采用雙輪順序分段放煤方式。放煤過程中,見矸石須立即停止放煤。

        (3)放頂煤操作要求:放頂煤工序與割煤工序平行作業(yè),移架滯后上滾筒3~5 架,放煤滯后移架距離為5~10 個架;放煤工先將支架升緊,初撐力達(dá)標(biāo)之后再放煤;放煤過程中,應(yīng)相互配合,避免放煤量過大;大塊煤卡阻影響放煤時,可升降尾梁或使用插板將大塊煤破碎;當(dāng)發(fā)現(xiàn)頂板大塊矸石時,及時將后尾梁擺起插板伸出,關(guān)閉放煤口停止放煤,防止矸石混入煤中。

        3.5 拉后刮板輸送機(jī)

        采用手動模式成組拉后刮板輸送機(jī),當(dāng)工作面支架放完煤后,滯后10 架拉后刮板輸送機(jī)。該工序需注意順序拉后刮板輸送機(jī)并控制步距為0.8 m,移完排頭架須及時拉后刮板輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾。

        3.6 清煤

        清煤需充分利用班前、班后時間;清煤時按下本架電液控制器閉鎖,面向機(jī)尾清煤;清煤完畢,需及時拔出閉鎖鍵。清煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):清煤后2 m2范圍內(nèi)浮煤厚度不大于30 mm。

        表1 巷道技術(shù)特征表

        4 智能化回采工藝

        工作面集控中心一鍵啟動工作面乳化液泵站、皮帶輸送機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板輸送機(jī);采煤機(jī)采用記憶截割模式,支架通過SAC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動移架,采煤機(jī)LASC 系統(tǒng)協(xié)同SAC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)刮板機(jī)的自動找直;地面分控中心、工作面集控中心通過SAM 系統(tǒng)對綜采工作面采煤機(jī)、液壓支架、運(yùn)輸設(shè)備、供液設(shè)備、供電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,及時做出操控調(diào)整。

        5302 放頂煤工作面智能化裝備是結(jié)合長平井下現(xiàn)有的綜放采煤工藝,配置SAM 自動化控制系統(tǒng)1 套、SAC 電液控自動化控制系統(tǒng)1 套、MG500/1170-AWD1 型采煤機(jī)。5302 放頂煤工作面智能化裝備可以實(shí)現(xiàn)以下六大功能。

        采用LSAC 技術(shù),通過在采煤機(jī)上安裝基于高精度專用慣性陀螺儀的采煤機(jī)位置測量系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)工作面直線度自動調(diào)整。

        (2)工作面智能化記憶截割

        記憶截割模型通過記憶分析示范刀的工作參數(shù)、割煤軌跡、割煤機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù),并進(jìn)行智能化運(yùn)算,形成自由曲線記憶截割方式。按照實(shí)際學(xué)習(xí)的采煤工藝實(shí)現(xiàn)全工作面自動截割運(yùn)行。同時,在自動截割過程中可以根據(jù)工作面情況進(jìn)行在線修正,實(shí)現(xiàn)截割模型與工作面的實(shí)際情況一致。

        (3)工作面智能化自動跟機(jī)

        通過分析工作面煤層產(chǎn)狀、采煤機(jī)運(yùn)行參數(shù)、圍巖壓力、液壓支架工況等信息,將工作面的連續(xù)生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行自動劃分并具備自動分析決策功能,實(shí)現(xiàn)液壓支架跟機(jī)動作的智能控制。

        (4)工作面智能化遠(yuǎn)程集控

        實(shí)現(xiàn)在地面分控中心和井下順槽集控中心對綜采工作面采煤機(jī)、液壓支架、運(yùn)輸設(shè)備、供液設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行工況監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制和自動化控制?!耙绘I啟?!惫δ苣軌?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的有序啟動和停止,數(shù)據(jù)傳輸高速精確,當(dāng)生產(chǎn)過程出現(xiàn)偏離或設(shè)備工況數(shù)據(jù)異常時,可及時調(diào)整設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),進(jìn)行人工遠(yuǎn)程干預(yù)。

        (5)工作面智能化視頻監(jiān)控

        視頻監(jiān)控功能實(shí)時顯示操作設(shè)備的現(xiàn)場狀況,為全工作面所有操作人員提供語音預(yù)警信息,對綜采工作面主要設(shè)備及圍巖環(huán)境實(shí)施無盲區(qū)視頻監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)工作面安全高效管理。

        (6)工作面智能化人員識別

        主動防護(hù)、本質(zhì)安全,實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的人員識別以及安全保護(hù)功能。

        5 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

        采用智能化采煤方法,5302 工作面的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表2。

        表2 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表

        6 結(jié)論

        長平礦5302 放頂煤工作面配備了具有記憶能力、學(xué)習(xí)能力、感知能力和決策能力的綜采裝備,采煤機(jī)采用記憶截割模式,支架通過SAC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動移架,采煤機(jī)LASC 系統(tǒng)協(xié)同SAC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)刮板機(jī)的自動找直。智能化放頂煤采礦技術(shù)在長平礦應(yīng)用以來,該采礦方法的優(yōu)勢逐步體現(xiàn),日產(chǎn)原煤達(dá)10 250 t,回采率達(dá)到93%,回采工效82.0 t/工,實(shí)現(xiàn)減人增產(chǎn)提質(zhì)的效果。

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