高 鵬

（山西焦煤霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦，山西 呂梁 033102）

1 概述

山西焦煤霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦2072 巷位于二采區(qū)西部，巷道從830系統(tǒng)大巷開口向西掘進，與207 工作面切巷貫通。巷道南北兩側(cè)分別與205、209 工作面相鄰，巷道掘進區(qū)域上部為5#煤層采掘區(qū)域。5#、9#煤層之間垂直間距為60 m。

2072 巷掘進煤層為9#煤層，含有1～3 層夾矸，夾矸為砂質(zhì)泥巖，夾矸厚度為0.2～0.45 m，平均厚度為0.38 m。煤層頂?shù)装鍘r性見表1。

表1 2072 巷掘進的9#煤層頂?shù)装鍘r性表

2 智能化掘進裝備

根據(jù)2072 巷地質(zhì)條件、煤層賦存以及巷道斷面規(guī)格，決定2072 巷采用智能化掘進工藝[1-5]，配套設(shè)備主要包括EBZ260S 型掘進機、DWZY1000/1200 型自移式輸送機機尾、PLC 集中控制系統(tǒng)以及CMM2-25 型雙臂液壓錨桿鉆車和DX100/69P 型蓄電池單軌吊。

2.1 EBZ260S 型掘進機

（1）掘進機結(jié)構(gòu)及功能。該掘進機安裝了智能供電、遠程視頻監(jiān)控、無線通訊、導(dǎo)航、三維掃描以及安全預(yù)警等系統(tǒng)，利用遠程控制、無線通訊等技術(shù)實現(xiàn)掘進機智能化控制。掘進機具備近距離操作、遠距離操作和遠程集中操控等控制模式，能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵啟動、記憶定位切割以及自動糾偏、巷道三維建模、碰撞報警、安全預(yù)警等功能。掘進機內(nèi)部系統(tǒng)布置如圖1。

圖1 EBZ260S 型掘進機各類傳感器布置示意圖

（2）掘進機智能切割方式：① 人工遠程操作。利用遙控器以及安裝在順槽內(nèi)的遠程臺進行掘進機遠程截割動作，掘進機在遠程操控過程中可通過遠程臺實時觀察掘進機運轉(zhuǎn)情況。② 定位截割。定位截割主要對智能化掘進系統(tǒng)調(diào)整截割參數(shù)，如巷道尺寸、掘進高度以及采煤機參數(shù)（鏟板寬度、截割量等），然后通過系統(tǒng)計算實現(xiàn)定位截割。③ 記憶截割。主要根據(jù)上一循環(huán)掘進機截割工序、軌跡，并儲存至系統(tǒng)內(nèi)，掘進機在進行下一循環(huán)截割時根據(jù)上一循環(huán)截割記憶進行掘進。

2.2 PLC 集中控制系統(tǒng)

集中控制系統(tǒng)分別安裝在2072 巷內(nèi)和地面調(diào)度室內(nèi)：

（1）地面集控系統(tǒng)設(shè)備配置。地面集控系統(tǒng)內(nèi)安裝一臺上位機、一臺顯示器、打印機。上位機內(nèi)安裝專用組態(tài)軟件，并利用顯示器直觀顯示井下掘進設(shè)備布置情況以及運行狀況；打印機主要對設(shè)備運行情況生成報表。

（2）井下集中控制系統(tǒng)設(shè)備配置。井下集中控制系統(tǒng)內(nèi)安裝兩臺上位機以及兩臺顯示器，利用工業(yè)千兆以太網(wǎng)與地面集中控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)井上下監(jiān)控畫面、數(shù)據(jù)同步顯示。

2.3 DWZY1000/1200 型自移式輸送機機尾

傳統(tǒng)掘進工作面帶式輸送機機尾與轉(zhuǎn)載機直接搭接，當(dāng)需延伸帶式輸送機時需人工拉尾，工序復(fù)雜，勞動作業(yè)強度高。DWZY1000/1200 型自移式輸送機機尾實現(xiàn)了追機移尾、自動糾偏功能，結(jié)構(gòu)及工作原理如下:

（1）結(jié)構(gòu)組成。DWZY1000/1200 型自移式輸送機機尾主要由尾滾筒、儲帶滾筒、控制器、儲帶電機、輸送機定位裝置、行走部等部分組成。儲帶滾筒內(nèi)儲存需延伸的輸送帶，可儲帶長度為30 m；控制器與掘進機智能控制系統(tǒng)連接；輸送機定位裝置主要監(jiān)測輸送機機尾移動過程中直線度。

（2）工作原理。自移尾后方安裝滑道，轉(zhuǎn)載機通過跑車與滑道連接。當(dāng)巷道掘進一定長度需延伸輸送機時，通過智能控制系統(tǒng)控制自移尾控制器，控制器接收指令后通過行走部將自移尾前移，儲帶滾筒在電機控制作用下松帶，實現(xiàn)輸送機延伸的目的。自移尾移動到位后通過定位裝置對輸送機進行調(diào)偏，保證自移尾軸線與輸送帶中心線垂直。

2.4 安全預(yù)警系統(tǒng)

主要包括UWB 無線定位系統(tǒng)和防人員入侵系統(tǒng)。巷道掘進過程中通過無線定位系統(tǒng)監(jiān)測掘進機半徑為2.0 m 范圍內(nèi)是否有人員活動，當(dāng)檢測到人員時，掘進機控制系統(tǒng)立即停機并發(fā)出預(yù)警。同時，在掘進機機尾處安裝防碰撞系統(tǒng)，防止自移尾與掘進機碰撞導(dǎo)致設(shè)備損壞。

2.5 CMM2-25 型液壓錨桿鉆車

傳統(tǒng)液壓鉆機利用掘進機供電系統(tǒng)，支護時需人員站在掘進機上，且無臨時支護裝置，鉆機獨立性差、支護范圍有限且支護安全系數(shù)低。 2072 巷的CMM2-25 型液壓錨桿鉆車主要由升降臺、旋轉(zhuǎn)臺、臨時掩護梁、雙臂鉆機、液泵等部分組成，該裝置采用獨立供電系統(tǒng)，在支護時通過升降臺控制鉆機高度，鉆機可通過旋轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)多方位進行支護。采用該套裝置進行支護時，不僅支護勞動強度小，而且支護安全系數(shù)高。

3 實際應(yīng)用效果分析

3.1 經(jīng)濟效益

（1）縮短掘進工期。通過對2071 巷掘進對比分析發(fā)現(xiàn)，采用傳統(tǒng)機械化掘進工藝時，巷道單進水平為180 m/月，而2072巷采用智能化掘進工藝后，單進水平提高至245 m/月，縮短了巷道掘進周期，有效緩解了煤礦采掘工作面交替銜接緊張局面。

（2）降低勞動強度。采用傳統(tǒng)機械化掘進工藝時，巷道需配備不少于8 名施工人員，1 名掘進機司機，3 名支護工，2 名皮帶司機以及2 名皮帶延伸工；采用智能化掘進工藝后，工作面內(nèi)僅需4人，1 人設(shè)備操作控制，2 名支護工，1 名巡檢工。

3.2 安全效益

2072 巷采用智能化掘進工藝后，操作人員遠離工作面在新鮮風(fēng)流中的操控室內(nèi)對巷道掘進機割煤、輸送機延伸進行遠程控制，操作人員減少了與粉塵接觸時間，有利于施工人員的身體健康。智能化掘進系統(tǒng)具有預(yù)警系統(tǒng)，能有效防止人員進入掘進區(qū)域而發(fā)生事故。

4 結(jié)論

（1）2072 巷采用智能化掘進工藝后，設(shè)備采用單軌吊運行，避免了傳統(tǒng)設(shè)備安裝難度大、占用空間量大、設(shè)備移動困難等技術(shù)難題，同時有效提高了后期設(shè)備回撤速度。

（2）智能化掘進系統(tǒng)采用識別卡與紅外聯(lián)合控制，提高了掘進系統(tǒng)安全系數(shù)，由原來的現(xiàn)場供電方式優(yōu)化為后巷遙控配電，保證了供電安全，提高了工作效率。

（3）采用遠程操控系統(tǒng)可對掘進工作面設(shè)備進行監(jiān)控，實現(xiàn)了設(shè)備無人值守、遠程巡檢的目的，確保工作面智能化設(shè)備間具有較好的聯(lián)動性，從而提高各設(shè)備運行安全性能。