暴 晶

（山西霍爾辛赫煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046600）

1 工程概況

霍爾辛赫煤礦位于山西長(zhǎng)子縣，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為400萬(wàn)t/年。該煤礦計(jì)劃在3105工作面安裝智能工作面，3105工作面平均煤厚為5.6 m，傾角為0°～8°53′。工作面凈長(zhǎng)度280 m。工作面采用三巷布置方式，兩進(jìn)一回，進(jìn)風(fēng)順槽沿空留巷，形成Y形通風(fēng)方式。該工作面采用一次性采全高工藝；工作面采高為6 m；設(shè)備列車距離工作面70 m；目前工作面未揭露斷層；工作面無(wú)頂板破碎、底板鼓起的情況。

3105智能工作面項(xiàng)目通過(guò)構(gòu)建由一個(gè)核心控制系統(tǒng)、一個(gè)平臺(tái)、九大子系統(tǒng)組成的智能化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面液壓支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)、乳化液泵站、電力負(fù)荷系統(tǒng)的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)控制，完成綜采工作面生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制功能[1]。地面分控中心的操作畫(huà)面與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步，及時(shí)接收井下傳上來(lái)的數(shù)據(jù)。井上監(jiān)控人員根據(jù)實(shí)際需求也可將所要下發(fā)命令及時(shí)傳送到綜采工作面集中控制系統(tǒng)中，由綜采面集中控制系統(tǒng)判斷其所作動(dòng)作，下發(fā)具體指令給電液控支架、采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)、泵站等設(shè)備做出聯(lián)鎖動(dòng)作。地面分控中心可將工作面控制系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)通過(guò)手機(jī)APP的方式發(fā)布到手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)手機(jī)查看自動(dòng)化工作面數(shù)據(jù)。

2 智能化綜采工作面方案的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

通過(guò)整體配套適用于綜采工作面自動(dòng)化的集中控制系統(tǒng)成套裝備，實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采工作面綜采設(shè)備可靠、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制，將煤礦的采煤工作方式革新為計(jì)算機(jī)集中監(jiān)測(cè)控制結(jié)合機(jī)械化的自動(dòng)化采煤工作方式，為煤礦高效、安全、綠色開(kāi)采提供科技和安全基礎(chǔ)，達(dá)到綜采工作面自動(dòng)化采煤的目標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程自動(dòng)化采煤，就地巡視手動(dòng)干預(yù)”的目標(biāo)[2]。

通過(guò)購(gòu)買一套綜采工作面全自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)裝備，設(shè)備主要包括采煤機(jī)、液壓支架、泵站、刮板輸送機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶輸送機(jī)、負(fù)荷中心等設(shè)備的工作狀態(tài)智能化監(jiān)測(cè)與生產(chǎn)運(yùn)行自動(dòng)化集中控制，與工業(yè)電視監(jiān)控技術(shù)無(wú)縫結(jié)合，實(shí)現(xiàn)上述設(shè)備的就地手動(dòng)/自動(dòng)操作、順槽視頻化集中控制與遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)煤層地質(zhì)條件，完成全自動(dòng)化減人綜采工作面裝備的設(shè)計(jì)、制造、安裝和井下工業(yè)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)綜采工作面設(shè)備的少人化操控[3-4]。將工作面所有關(guān)鍵設(shè)備信息在井下集中控制并傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化控制，智能化工作面系統(tǒng)方案構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示。

圖1 智能化工作面系統(tǒng)方案構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)圖

2.2 智能化系統(tǒng)架構(gòu)及主要組成

該智能化工作面系統(tǒng)主要通過(guò)在工作面建立一個(gè)核心控制系統(tǒng)、九個(gè)系統(tǒng)組成部分，如下頁(yè)圖2所示。

圖2 智能化工作面系統(tǒng)構(gòu)架圖

該系統(tǒng)的主要組成部分有：綜采工作面以太網(wǎng)部分；綜采工作面視頻監(jiān)視部分；綜采工作面順槽皮帶接入部分；綜采工作面皮帶機(jī)尾、轉(zhuǎn)載機(jī)自移系統(tǒng)、泵站、供電系統(tǒng)接入管控部分；綜采工作面地面監(jiān)控部分；采煤機(jī)、液壓支架液壓支架聯(lián)動(dòng)控制部分；運(yùn)輸系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制部分；工作面照明部分。

該系統(tǒng)主要工作內(nèi)容有：采煤機(jī)順槽可視化控制；液壓支架電液控制、自動(dòng)跟機(jī)控制；液壓支架、采煤機(jī)、運(yùn)輸設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制；刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)和皮帶運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)控制；供配電系統(tǒng)集中管控和泵站遠(yuǎn)程控制；通過(guò)配套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工作面可視化管理；建設(shè)工作面高速、穩(wěn)定、可靠的通訊網(wǎng)絡(luò)；工作面設(shè)備與采煤工藝相結(jié)合整體聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)控制；工作面設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警、故障保護(hù)，工作面環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、報(bào)警、設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制；巡檢人員精確定位，設(shè)備及采煤工藝聯(lián)鎖控制[5-6]。

2.3 系統(tǒng)功能分析

1）集中監(jiān)測(cè)與控制功能。可實(shí)現(xiàn)地面調(diào)度中心“一鍵”啟停綜采工作面設(shè)備功能，并能夠監(jiān)控綜采工作面設(shè)備運(yùn)行狀況。

2）建立工作面順槽集控中心，實(shí)現(xiàn)在順槽集控中心對(duì)工作面設(shè)備的集中控制、管理、監(jiān)控功能。

3）具有工作面工業(yè)以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面數(shù)據(jù)的高速傳輸；具有工作面視頻系統(tǒng)，對(duì)主要綜采設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4）具有在集控中心對(duì)采煤機(jī)、液壓支架、運(yùn)輸設(shè)備、泵站系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制功能，可對(duì)綜采設(shè)備數(shù)據(jù)集成、處理、診斷和管理。

5）有井上下數(shù)據(jù)傳輸功能，能夠?qū)⒐ぷ髅嬖O(shè)備（采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載破碎機(jī)、乳化液泵站、語(yǔ)音通訊系統(tǒng)、組合開(kāi)關(guān)等設(shè)備）數(shù)據(jù)上傳到地面調(diào)度中心，并采用標(biāo)準(zhǔn)OPC協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)布，方便接入到礦井自動(dòng)化系統(tǒng)。

3 效益分析

霍爾辛赫煤礦3105智能化工作面開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用，可為企業(yè)創(chuàng)造較好的安全經(jīng)濟(jì)效益，主要表現(xiàn)為：該智能化工作面的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化開(kāi)采，將整個(gè)綜采工作面的操作人員減少至5人，最終實(shí)現(xiàn)減員提效，實(shí)現(xiàn)安全、高效生產(chǎn)；通過(guò)智能化系統(tǒng)的應(yīng)用，大大提高了開(kāi)采設(shè)備可靠性和穩(wěn)定性，設(shè)備故障率降低，工作效率提高；當(dāng)前順槽集控中心操作人員只需要1人，采煤機(jī)巡檢人員只需要1人，順槽運(yùn)輸系統(tǒng)巡檢員只需要1人，工作面機(jī)頭巡檢員只需要1人，工作面機(jī)尾巡檢員只需要1人，減少了工作崗位，節(jié)約了人力成本；智能化技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)設(shè)備的故障隱患進(jìn)行預(yù)測(cè)，提高了故障及事故響應(yīng)和處理速度。山煤集團(tuán)霍爾辛赫煤礦3105工作面智能化技術(shù)的應(yīng)用，可為集團(tuán)其他礦井建設(shè)智能綜采工作面提供經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐資料。