李 偉

(山東能源集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250014)

0 引 言

綜采放頂煤是我國引領(lǐng)世界煤炭開采技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志性技術(shù)和成果[1]，持續(xù)推進(jìn)綜采放頂煤技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)綜放開采的智能化是我國煤炭開采必須要攻克的關(guān)鍵問題，也是“機(jī)械化換人，自動(dòng)化減人”科技強(qiáng)安專項(xiàng)行動(dòng)及智能化煤礦建設(shè)的重大需求[2]。

自動(dòng)放煤技術(shù)以及工作面裝備協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)是智能化綜放開采的關(guān)鍵和研究熱點(diǎn)。張良等[3]提出并試驗(yàn)了一種基于振動(dòng)信號的綜放工作面煤矸自動(dòng)識別系統(tǒng)；王家臣等[4]對比了不同照度對煤矸圖像識別正確率的影響；馬英[5]基于時(shí)序放煤開發(fā)了自動(dòng)化放煤系統(tǒng)；宋慶軍等[6]開發(fā)的基于聲波的放頂煤過程自動(dòng)控制系統(tǒng)可識別出煤矸混合比例，實(shí)現(xiàn)了矸石含量的在線檢測及堵煤、卡煤故障特征識別。近年來設(shè)備協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)方面，通過對圍巖智能耦合控制、工作面自動(dòng)找直、刮板輸送機(jī)煤流負(fù)荷平衡控制和工作面環(huán)境安全監(jiān)測聯(lián)動(dòng)控制等技術(shù)攻關(guān)，在地質(zhì)條件相對簡單的煤層初步實(shí)現(xiàn)了人工遠(yuǎn)程干預(yù)的智能開采模式[7-8]。但受制于智能放煤制約，綜放工作面未形成完整自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

綜放實(shí)踐方面，21世紀(jì)初原兗礦集團(tuán)以先進(jìn)綜采放頂煤技術(shù)為依托，與天地科技股份有限公司合作發(fā)明了適宜自動(dòng)化開采的兩柱掩護(hù)式綜放液壓支架，首次將電液控制系統(tǒng)應(yīng)用于綜放液壓支架，實(shí)現(xiàn)了綜放自動(dòng)化開采技術(shù)的重大突破，并推動(dòng)了電液控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化；2006年，國內(nèi)首套年產(chǎn)600萬t自動(dòng)化、信息化綜放成套裝備在原兗礦集團(tuán)東灘煤礦得到應(yīng)用，并推廣到澳大利亞，在澳斯達(dá)煤礦實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化綜放開采技術(shù)的應(yīng)用；“十一五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“特厚煤層大采高綜放開采關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究”和 “十二五”863 項(xiàng)目“兩柱式強(qiáng)力放頂煤應(yīng)用支架研制”項(xiàng)目攻關(guān)，基本奠定了現(xiàn)有綜放裝備技術(shù)體系[9-11]；依托“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題，提出了特厚煤層智能化綜放開采理論與關(guān)鍵技術(shù)架構(gòu)[12-13]，開展了智能化綜放開采的實(shí)踐[14-15]。但仍沒有形成常態(tài)化綜放開采，與實(shí)現(xiàn)綜采工作面智能化尚有較大差距。

針對綜放工作面缺失完整控制系統(tǒng)，無法常態(tài)化運(yùn)行的難題，在放頂煤裝備及自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上，集成應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)成果，開發(fā)出綜放開采智能化控制系統(tǒng)，在鮑店煤礦7302工作面成功開展了智能化綜放技術(shù)示范，以“裝備自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、崗位無人值守”為方向，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)智能控制、“三機(jī)”一鍵啟停、液壓支架自動(dòng)跟機(jī)、采煤機(jī)記憶截割、時(shí)間記憶自動(dòng)放煤以及可視化遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，打造了 “自動(dòng)控制為主，人工干預(yù)為輔”的智能化綜放生產(chǎn)常態(tài)化運(yùn)行新模式。

1 工作面及裝備概況

1.1 煤層概況

鮑店煤礦位于濟(jì)寧市境內(nèi)，處于兗州煤田的中部。現(xiàn)井田開采深度約為-480 m。礦井開拓方式為立井多水平開拓，全礦井共劃分8個(gè)采區(qū)，現(xiàn)主要生產(chǎn)采區(qū)為五、六、七、八、十采區(qū)。工作面開采煤層為山西組的3煤。

7302工作面位于七采區(qū)西翼北部，是七采區(qū)西翼3煤層第1個(gè)區(qū)段的工作面，工作面長度為287 m，推進(jìn)長度為2 132 m，儲(chǔ)量718.9 萬t，是公司本部乃至省內(nèi)礦井中煤炭儲(chǔ)量最大的工作面。工作面煤層總體趨勢為西北高東南低，煤層產(chǎn)狀為：走向33°～105°，傾向123°～15°，煤層傾角2°～14°，平均8°。工作面煤層厚度8.16～9.69 m，平均9.04 m，具有埋藏淺、傾角小、結(jié)構(gòu)簡單、厚度穩(wěn)定、幾何尺寸較大等特點(diǎn)，采場條件適宜智能化綜放工作面建設(shè)。

1.2 工作面設(shè)備配置

綜放開采作為厚煤層開采主要技術(shù)手段，工作面安全高效推進(jìn)依賴于開采裝備的適應(yīng)性和可靠性，其中放頂煤液壓支架是核心裝備。為提升放頂煤液壓支架可靠性，研究了液壓支架高壓自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)和超大流量快速移架系統(tǒng)，支架立柱及千斤頂采用表面鍍銅、推移活塞桿激光熔覆等新技術(shù)，創(chuàng)新液壓支架生產(chǎn)新材料新工藝，保證工作面設(shè)備高可靠性常態(tài)化運(yùn)行。綜放工作面裝備配置情況見表1。

表1 綜放工作面主要裝備Table 1 Main equipment for full-mechanized caving mining face

2 綜放工作面智能化控制系統(tǒng)

2.1 總體技術(shù)架構(gòu)

為全面實(shí)現(xiàn)“采-放-運(yùn)”高效協(xié)同運(yùn)行，將工作面的工人從工作面解放出來，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套完整的工作面自動(dòng)化解決方案。工作面自動(dòng)化系統(tǒng)將各個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)集成，通過多種技術(shù)(控制、以太網(wǎng)、無線、視頻、通信、液壓等)的融合，實(shí)現(xiàn)工作面監(jiān)控中心對設(shè)備的整體集中自動(dòng)化監(jiān)控。7302工作面綜合自動(dòng)化系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 7302綜放工作面綜合自動(dòng)化系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.1 Overall architecture of integrated automation system for No.7302 full-mechanized caving mining face

上述綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下8大基本功能：

1)一鍵啟停：系統(tǒng)自動(dòng)完成設(shè)備層面的啟動(dòng)條件判斷、啟動(dòng)邏輯控制、停止條件判定、停止邏輯控制和意外情況造成的順序停止。

2)采煤機(jī)記憶割煤：可對整體模式、全局參數(shù)、局部模式、局部參數(shù)進(jìn)行修正。

3)自動(dòng)化放煤：依據(jù)記憶放煤方法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化放煤。

4)自動(dòng)跟機(jī)(含斜切進(jìn)刀)移架：運(yùn)輸系統(tǒng)、供液系統(tǒng)等根據(jù)采煤機(jī)工況、煤流負(fù)載、液壓系統(tǒng)狀態(tài)等進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

5)防碰撞功能：系統(tǒng)自動(dòng)完成采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)安全距離的監(jiān)測，避免設(shè)備干涉。

6)端頭設(shè)備聯(lián)動(dòng)：依據(jù)信息監(jiān)測和視頻監(jiān)測進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制或遠(yuǎn)程手動(dòng)控制；根據(jù)端頭設(shè)備位置監(jiān)控、機(jī)頭機(jī)尾進(jìn)尺監(jiān)控、偽斜角度監(jiān)控等措施對采煤工藝進(jìn)行微調(diào)。

7)工藝執(zhí)行管理：對既定工藝的執(zhí)行過程、執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行有效監(jiān)測，及時(shí)反饋，根據(jù)反饋情況及時(shí)調(diào)整工藝，形成控制閉環(huán)。

8)故障管理：對可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)故障分級管理；具備“帶病運(yùn)行”模式，避免系統(tǒng)頻繁停機(jī)。

2.2 工作面智能化子系統(tǒng)

2.2.1 工作面監(jiān)控中心

目前綜采工作面所包含的系統(tǒng)控制方式依舊存在碎片化分布式監(jiān)控，以現(xiàn)有綜采工作面被控設(shè)備為基礎(chǔ)，建立了以集控中心為核心，工作面視頻監(jiān)控、音頻采集為輔助的集中自動(dòng)化控制系統(tǒng)(圖2)。

圖2 集控中心組成Fig.2 Centralized control center

集控中心采用“集中+模塊”化設(shè)計(jì)(視頻+音頻+數(shù)據(jù)三合一交互展式、集成，集中協(xié)同調(diào)度、控制，存儲(chǔ)、查詢、分析)的組合式設(shè)計(jì)，能夠?qū)σ簤褐Ъ?、采煤機(jī)、泵站、“三機(jī)”、巷道運(yùn)輸、供配電進(jìn)行協(xié)同控制及遠(yuǎn)程監(jiān)測，實(shí)時(shí)的音視頻信息為集控中心提供輔助安全保障。

2.2.2 液壓支架電液控制系統(tǒng)

集中監(jiān)控中心與電液控系統(tǒng)采用CAN(Controller Area Network)總線協(xié)議，工作面監(jiān)控中心通過交換機(jī)向電液控制系統(tǒng)主機(jī)發(fā)送控制指令，并且電液控制系統(tǒng)開發(fā)控制權(quán)限并提供數(shù)據(jù)接口，能實(shí)現(xiàn)在巷道集控中心對液壓支架的遠(yuǎn)程控制：

1)三角煤自動(dòng)化功能實(shí)現(xiàn)。整個(gè)工作面采煤機(jī)割煤過程軌跡呈現(xiàn)Z字形如圖3所示，先行采煤機(jī)割透整個(gè)工作面，然后由液壓支架推行形成三角煤彎曲段，采煤機(jī)斜切進(jìn)刀，然后回刀割掉三角煤，完成完整一刀的采煤過程。端部斜切進(jìn)刀割三角煤時(shí)，采煤機(jī)自上端頭向下進(jìn)刀割煤，待采煤機(jī)經(jīng)過前溜彎曲段后，將前溜移直，采煤機(jī)向上返割三角煤，然后自上向下割至下端頭。

圖3 工作面采煤機(jī)割煤路徑Fig.3 Cutting path of shearer

2)智能時(shí)序放煤功能?；诜彭斆阂簤褐Ъ茈娨嚎刂葡到y(tǒng)，開發(fā)了智能記憶放煤方法，如圖4所示，放煤工序滯后工作面移架工序進(jìn)行，滯后距離為3架。放煤工藝遵循以下原則：多輪、順序、均勻放煤、大塊破碎、見矸關(guān)門。

圖4 智能化放煤原理Fig.4 Principles of intelligent coal caving

借助放煤機(jī)構(gòu)狀態(tài)多方位感知數(shù)據(jù)，以時(shí)序?yàn)檎{(diào)控參數(shù)，提升工作面放煤自主化性能，增強(qiáng)了智能放煤技術(shù)對復(fù)雜條件的適應(yīng)性。

多輪放煤：在頂煤厚度達(dá)到3 m以上時(shí)，頂煤垮落以后，上位頂煤由于垮落空間有限，不能充分破碎，甚至有一部分靠近直接頂?shù)捻斆翰荒芸迓?，如果這時(shí)全部將冒落的頂煤放出，將會(huì)造成頂煤塊度大以及部分頂煤未垮落。因此，應(yīng)采用2輪或3輪放煤。即第1輪放出頂煤的1/2，其余的在第2輪全部放出。此流程通過程序加以經(jīng)驗(yàn)時(shí)間控制。

順序放煤：在工作面全長上應(yīng)從工作面一端開始，順序打開支架放煤口進(jìn)行放煤，與移架的順序保持一致。

均勻放煤：在每輪次放煤時(shí)，每個(gè)放煤口的放煤量應(yīng)近似相等。一般情況下，通過控制放煤時(shí)間來控制。

大塊破碎：放煤過程中如遇見大塊煤，應(yīng)及時(shí)用支架放煤機(jī)構(gòu)的破煤裝置將大塊破碎。對低位放頂煤工藝而言，通過尾梁傾角傳感器控制尾梁的擺動(dòng)角度，將大塊擠碎或者用插板將大塊煤搗碎。

見矸關(guān)門：當(dāng)進(jìn)行最后一輪放煤，在放煤口出現(xiàn)約30%的含矸量時(shí)，關(guān)閉放煤口，可以通過控制放煤時(shí)間來控制，在生產(chǎn)過程當(dāng)中，可隨著煤層厚度變化以及工作面的推進(jìn)調(diào)整放煤的時(shí)間參數(shù)。

2.2.3 采煤機(jī)控制系統(tǒng)

采煤機(jī)的上位機(jī)通過交換機(jī)接入到自動(dòng)化平臺，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)分析和評估等功能，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)遠(yuǎn)程化控制，如圖5所示。

圖5 采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制Fig.5 Remote control of shearer

2.2.4 輸送機(jī)通信控制系統(tǒng)

開發(fā)了輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)，輸送機(jī)通信控制系統(tǒng)能夠顯示刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、帶式輸送機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)及破碎機(jī)等設(shè)備的集中控制，對刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)及帶式輸送機(jī)的單設(shè)備遠(yuǎn)程啟停控制。遠(yuǎn)程啟?？刂凭邆淙缦鹿δ埽?/p>

1)單設(shè)備啟停功能，包括刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)(需解除聯(lián)鎖)。

2)順序開機(jī)功能，啟動(dòng)順序如下：破碎機(jī)—轉(zhuǎn)載機(jī)—刮板輸送機(jī)—采煤機(jī)(存在聯(lián)鎖關(guān)系)。

3)順序停機(jī)功能，停機(jī)順序如下：采煤機(jī)—刮板輸送機(jī)—轉(zhuǎn)載機(jī)—破碎機(jī)。

4)具有急停閉鎖功能。同時(shí)，輸送機(jī)通信控制系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)與帶式輸送機(jī)的雙向通信，實(shí)時(shí)獲取帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，若帶式輸送機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，自動(dòng)閉鎖工作面“三機(jī)”設(shè)備。當(dāng)工作面自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、巷道帶式輸送機(jī)子系統(tǒng)不受自動(dòng)化系統(tǒng)制約，可以單獨(dú)開機(jī)，確保生產(chǎn)不受影響。

2.2.5 泵站控制系統(tǒng)

泵站乳化液配比通過交換機(jī)接入到自動(dòng)化平臺上，對泵站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行集中顯示，遠(yuǎn)程啟?？刂?，通過變頻器調(diào)節(jié)泵流量以實(shí)現(xiàn)綜采系統(tǒng)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)。

1)泵站系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測功能。泵站系統(tǒng)及乳化液配比裝置的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)通信傳輸給巷道集中控制室內(nèi)的自動(dòng)化主機(jī)，并在自動(dòng)化主機(jī)上進(jìn)行顯示，顯示內(nèi)容需包含：泵站工作狀態(tài)、控制模式、泵站油溫、油位、出口壓力及壓力差、液箱液位以及乳化液配比濃度、工作狀態(tài)等所有泵站系統(tǒng)發(fā)送給自動(dòng)化主機(jī)的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對泵站、乳化液配比設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測，同時(shí)將泵站運(yùn)行故障報(bào)警進(jìn)行集成顯示。

2)泵站系統(tǒng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程控制功能。①實(shí)現(xiàn)單臺乳化泵啟動(dòng)、單臺乳化泵停止，單臺噴霧泵啟動(dòng)、單臺噴霧泵停止，自動(dòng)配比啟動(dòng)、自動(dòng)配比停止。②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。

2.2.6 工作面視頻系統(tǒng)

工作面每3個(gè)支架安裝1臺礦用本質(zhì)安全型攝像儀，安裝于支架的頂梁上，兼顧煤壁和機(jī)道，進(jìn)行視頻監(jiān)控、跟機(jī)視頻。輸送機(jī)機(jī)頭、轉(zhuǎn)載機(jī)、泵站處各安裝1臺礦用本質(zhì)安全型攝像儀，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。巷道帶式輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾處各安裝1臺礦用本質(zhì)安全型攝像儀，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備及出煤情況的視頻監(jiān)視。在監(jiān)控中心安裝1路視頻攝像儀，地面調(diào)度中心可對監(jiān)控中心進(jìn)行監(jiān)測，以防監(jiān)控中心長期處于無人狀態(tài)。

網(wǎng)絡(luò)攝像儀采用以太網(wǎng)進(jìn)行視頻傳輸，攝像儀傳輸接口采用以太網(wǎng)電口傳輸，傳輸速率為100 Mbit/s，該攝像儀具有紅外補(bǔ)光功能，攝像儀通過有線或無線的方式接到基站，通過基站供電和視頻信息的傳輸。

在監(jiān)控中心配備2臺礦用本質(zhì)安全型顯示器，進(jìn)行工作面視頻顯示，實(shí)現(xiàn)在視頻顯示器上跟隨采煤機(jī)自動(dòng)切換視頻攝像儀畫面，視頻顯示器傳輸接口采用以太網(wǎng)電口傳輸，傳輸速率為100 Mbit/s。工作面視頻接入方式如圖6所示。

圖6 工作面視頻接入方式Fig.6 Connection of video system

2.2.7 工業(yè)以太網(wǎng)及無線信號

工作面光纖以太網(wǎng)主要由本質(zhì)安全型無線基站、礦用隔爆兼本質(zhì)安全型電源、光纖快插連接器等組成?；景惭b在支架頂梁上以及巷道壁上，工作面每6架安裝1臺，巷道輸送帶每300 m安裝1臺。每臺基站需要1臺電源供電?；九c基站之間采用快插光纖連接器橋接，帶寬可達(dá)到千兆。每臺基站帶有3路以太網(wǎng)接口，可連接2臺本安攝像儀，同時(shí)給攝像儀提供電源?；編в腥蛱炀€，可實(shí)現(xiàn)2.4 G的WiFi接入，同時(shí)還配有2路RS485接口。

2.2.8 手持終端

無線基站通過2.4G無線AP接入，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作面WIFI覆蓋。覆蓋范圍內(nèi)可使用本安手機(jī)，手機(jī)安裝APP軟件實(shí)現(xiàn)功能如下：工作面“三機(jī)”、泵站、輸送帶遙控；顯示與地面視頻通話；實(shí)現(xiàn)工作面工業(yè)視頻畫面監(jiān)控；顯示與沿線擴(kuò)音電話通話；實(shí)現(xiàn)工作面工況數(shù)據(jù)監(jiān)測。

2.2.9 巷道輸送帶智能調(diào)速系統(tǒng)

巷道輸送帶采用變頻器驅(qū)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過程中可根據(jù)煤量智能調(diào)速，在轉(zhuǎn)載機(jī)上安裝一個(gè)超聲波煤流傳感器(圖7)。傳感器通過在電子單元的控制下，探頭向被測物體發(fā)射一束超聲波脈沖。聲波被物體表面反射，部分反射回波由探頭接收并轉(zhuǎn)換為電信號。從超聲波發(fā)射到重新被接收，其時(shí)間與探頭至被測物體的距離成正比。電子單元檢測該時(shí)間，并根據(jù)已知的聲速計(jì)算出被測距離，通過減法運(yùn)算就可得出物位值。

圖7 超聲波煤流傳感器Fig.7 Ultrasonic coal flow sensor

數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心后臺計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)建立數(shù)學(xué)模型通過積分算出煤流體積和煤量，然后控制變頻器進(jìn)行調(diào)速。

2.2.10 人員定位及環(huán)境監(jiān)測聯(lián)動(dòng)

工作面自動(dòng)化系統(tǒng)為環(huán)境安全監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)留接口，在監(jiān)控中心顯示并實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)保障。當(dāng)發(fā)生災(zāi)害報(bào)警時(shí)，工作面會(huì)立即斷電停車，系統(tǒng)報(bào)警，指示人員回撤。

人員定位信息可在綜采工作面集中控制中心顯示，并實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)保障，并滿足以下功能：①實(shí)時(shí)監(jiān)測當(dāng)前井下人員動(dòng)態(tài)；②定位井下人員位置；③在工作面設(shè)定安全區(qū)，對重要綜采設(shè)備設(shè)立安全區(qū)。

3 智能綜放技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用

綜放智能化控制系統(tǒng)集成應(yīng)用了工作面時(shí)序智能放煤、采煤機(jī)智能化截割等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了工作面采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架智能化協(xié)同控制采煤作業(yè)的目的，形成了一套集智能化傳感、工業(yè)以太網(wǎng)、智能控制軟件和智能監(jiān)控中心為一體的成套裝備與智能開采工藝(圖8)。

圖8 7302綜放工作面井下運(yùn)行情況Fig.8 Running situation of No.7302 fully-mechanized caving mining face

3.1 系統(tǒng)工業(yè)試驗(yàn)原則

為實(shí)現(xiàn)常態(tài)化運(yùn)行，工業(yè)試驗(yàn)過程中，加強(qiáng)技術(shù)和管理創(chuàng)新：

1)嚴(yán)抓關(guān)鍵環(huán)節(jié)管控。建立采區(qū)遠(yuǎn)距離無人值守集中供液系統(tǒng)，配備大流量變頻驅(qū)動(dòng)泵站，有效緩沖液壓脈動(dòng)，實(shí)現(xiàn)恒壓供液；選用20 t/h凈水裝置，實(shí)現(xiàn)乳化液純凈水配制，采用4級高精度過濾，確保用液清潔度。

2)優(yōu)化智能開采工藝。積極優(yōu)化跟機(jī)控制和支架動(dòng)作程序，對拉移超前支架進(jìn)行智能識別處理。精準(zhǔn)測量、記錄、比對、優(yōu)化放煤時(shí)間、放煤傾角等相關(guān)參數(shù)，單輪放煤時(shí)間由26 s縮減至13 s，雙輪順序放煤支架間隔由5架調(diào)整為10架。采煤機(jī)依據(jù)示范刀記憶采高、速度等相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行智能化運(yùn)算，形成記憶截割模板，并可在自動(dòng)截割過程中不斷修正誤差，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)高、挖底、加速和減速等控制功能。

3)健全崗位標(biāo)準(zhǔn)。制定了《智能采煤工作面技術(shù)規(guī)范》，明確職工培訓(xùn)、材料投入、生產(chǎn)調(diào)度等相關(guān)責(zé)任單位和人員作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化技術(shù)、裝備、資金、人才等保障措施。

3.2 系統(tǒng)工業(yè)性試驗(yàn)成果

通過井下工業(yè)性試驗(yàn)，該套系統(tǒng)達(dá)到以下指標(biāo)：

1)通過完善的智能化開采設(shè)備配套，實(shí)現(xiàn)了煤礦智能化綜放開采的常態(tài)化應(yīng)用，液壓支架自動(dòng)跟機(jī)率達(dá)75%以上，時(shí)序自動(dòng)放煤率達(dá)70%以上，達(dá)到了綜采工作面年產(chǎn)1 000 萬t的生產(chǎn)能力，工作面內(nèi)作業(yè)人員從原來的9人減為4人，實(shí)現(xiàn)了煤礦高產(chǎn)高效綠色安全開采的目標(biāo)。

2)采煤機(jī)通過對搖臂采高傳感器零點(diǎn)校準(zhǔn)和線性系數(shù)的校準(zhǔn)，其檢測精度優(yōu)于3 cm，滿足記憶割煤調(diào)高需求，并保證端點(diǎn)特別是輸送機(jī)機(jī)頭機(jī)尾的精度，保證記憶割煤時(shí)的位置要求，確保采煤機(jī)在工作面的行程安全。

3)經(jīng)過對采煤機(jī)記憶截割功能的測試，系統(tǒng)能夠支持井下工作面復(fù)雜端頭截割作業(yè)循環(huán)，控制操作方便快捷、煤機(jī)主顯示屏、帶真彩顯示端頭站和遠(yuǎn)程顯示信息準(zhǔn)確，自動(dòng)截割端點(diǎn)位置定位精確，左右滾筒截割高度重復(fù)精度高，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，記憶截割開機(jī)率達(dá)到85%以上。

4)智能刮板輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)張緊、智能調(diào)速等功能，全面降低了刮板輸送機(jī)的能源消耗、設(shè)備磨損，在顯著提高生產(chǎn)效率的同時(shí)提高設(shè)備可靠性、延長設(shè)備使用壽命，實(shí)現(xiàn)了綜采設(shè)備采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)“三機(jī)”的智能化協(xié)同控制。

目前研制的智能化綜放控制系統(tǒng)以及形成的智能綜放模式現(xiàn)已在東灘、興隆和趙樓等多處煤礦得到推廣應(yīng)用。

4 結(jié) 論

1)在當(dāng)前的技術(shù)條件下，有穩(wěn)定可控的工作面條件仍是實(shí)現(xiàn)智能開采的基礎(chǔ)。7302工作面整體地質(zhì)條件簡單，煤層賦存條件好，為智能化建設(shè)提供了良好的平臺。

2)裝備的適應(yīng)性和可靠性是智能化的基礎(chǔ)。高工作阻力液壓支架、高可靠性采煤機(jī)、大功率高運(yùn)能刮板輸送機(jī)以及泵站等為工作面智能化運(yùn)行奠定了裝備基礎(chǔ)。

3)綜放開采智能化控制系統(tǒng)與現(xiàn)場管理的結(jié)合是實(shí)現(xiàn)常態(tài)化運(yùn)行的保障。液壓支架記憶放煤、采煤機(jī)記憶截割、三角煤截割工藝、輸送系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行、泵站自動(dòng)控制等關(guān)鍵技術(shù)和控制系統(tǒng)，必須在實(shí)踐中不斷完善，加強(qiáng)現(xiàn)場管理，才有效實(shí)現(xiàn)智能化功能。

4)鮑店煤礦7302工作面智能化綜放實(shí)踐，減少了煤礦井下綜采工作面的人員數(shù)量，降低了生產(chǎn)設(shè)備的能耗，向煤礦綠色開采推進(jìn)了一步，帶動(dòng)了我國相關(guān)研究單位和企業(yè)在自動(dòng)化、智能化、高端材料、關(guān)鍵制造工藝等方面的整體技術(shù)進(jìn)步，為資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)的科技研發(fā)工作和相關(guān)學(xué)科積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。