同忻煤矿千万吨综放面自动化技术探索与应用_韩建斌(1).pdf

煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 0引言 随着我国煤炭工业的快速发展， 综采工作面设备 可视化、 自动化、 智能化程度得到了大幅度提高[1-6]。 全 国已有不少矿区对综采自动化技术进行了有益的实 践和探索， 但对于特厚煤层综放自动化工作面尚无成 功的实践案例。同煤集团结合自身的实际情况， 在国 资委配套资金的支持下，决定以同忻煤矿 8202 综放 面为试验田， 推动以液压支架电液控制为基础的自动 化远程控制技术的探索与应用， 为类似条件下的矿井 自动化、 智能化积累宝贵经验。 1同忻煤矿 8202 综放面开采地质条件 同忻煤矿位于大同煤田东南， 是同煤集团千万吨 矿井之一， 所采煤层为石炭系 C3～5 层。8202 综放 面位于井田北二盘区， 该面平均埋深 479.12m， 工作 面走向长 2184.5m，倾斜长度 200m，煤层均厚 15.26m， 平均倾角 1.5， 机采高度 3.9m， 放煤高度 11.4m，采放比 12.91。该面采用低位放顶煤生产工 艺， ZF15000/27.5/42 型支架管理顶板， 8202 综放面钻 孔综合柱状图见图 1。 图 18202 综放面钻孔综合柱状图 2千万吨综放面自动化开采关键技术 8202 综放面煤层覆存条件简单，属特厚煤层坚 硬顶板， 开采强度大， 为千万吨综放工作面， 自动化技 术在此类条件下的还没有成功的案例。 该面的自动化 开采关键技术以天玛电液控制为基础， 包括采煤机自 同忻煤矿千万吨综放面自动化技术探索与应用 韩建斌 ，董合祥 （同煤国电同忻煤矿有限公司 ， 山西 大同 037000 ） 摘要 为减轻工人劳动强度， 保障生产安全， 实现对综采设备的实时动态在线监测， 以同煤集团同 忻煤矿 8202 综放面为研究对象， 探索了适应该面开采技术条件的自动化技术方案， 包括采煤机自动 截割技术、 液压支架自动跟机移架控制、 自动放顶煤控制、 视频动态监控、 远程集中控制以及乳化液进 回液高精度过滤系统， 并依据方案进行了现场实施， 实现了千万吨综放面自动化运行， 为煤矿安全高 效生产提供了保障。 关键词 千万吨综放面 ； 跟机自动移架 ； 自动放顶煤 ； 远程控制 中图分类号 TD52文献标识码 A文章编号 1009-0797 （2019 ） 06-0009-03 Exploration and application of automat technology in fully-mechanized coal mining face in Tongxin coal mine HAN Jianbin ， DONG Hexiang （Datong Coal Guodian Tongxin Coal Mine Co.Ltd , Shanxi Datong 037000） Abstract In order to reducing the labor intensity of workers,ensuring safety in production,monitoring the mining equipment,this paper explored the automation technology scheme in Tongxin coal mine 8202 fully mechanized caving face as the research object.This technol- ogy scheme included coal mining machine automatic cutting technology,automatic moving of hydraulic support,automatic control of top coal caving,long-distance centralized-control system and filter system of oil water emulsion.According to the scheme, the field operation is carried out, and the automatic operation of the 10 million tons fully mechanized top coal caving face was realized.It provided a guaran- tee for safe and efficient production of coal mine.At the same time, the problems in application are discussed. Key words 10 million tons of fully mechanized caving face ; automatic movement with the machine ; automatic caving coal ; remote 9 ChaoXing 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 动截割、 支架自动跟机移架、 支架自动放煤、 视频监控 技术。 2.1采煤机截割关键技术 8202 综放面采用的机组为德国进口艾柯夫 SL500 型机组，采用割煤端部斜切进刀割三角工艺， 为保证工作面“三直两平” ，机组在端部需来回扫底 煤， 保证前后刮板输送机水平推出， 根据此采煤工艺 要求和工作面长度， 经过反复试验， 编制了适应该面 条件下的自动化割煤状态表， 共编辑 22 个状态， 见表 1。其中，最关键的参数是确定自动化状态的转换位 置， 以满足机组按正规循环自动割煤和保证支架自动 跟机移架的要求。 表 1SL500 煤机自动化割煤状态表 2.2液压支架自动跟机移架关键技术 8202 综放面共布置有液压支架 118 台，该面引 进北京天玛的 SAC 型电液控制系统，该系统能大幅 度提高支架控制的方便性、 可靠性、 安全性和自动化 程度， 为高产高效生产奠定了基础， 图 2 为 SAC 型电 液控制系统配置连接图。 图 2支架 SAC 型电液控制系统 支架跟机自动化是通过设置支架控制器的程序 实现的， 即 “跟机参数” 、“移架参数” 、“护帮板参数” 和 “推溜参数” 。经过现场反复试验， 对跟机程序的不断 优化和跟机参数的不断调整， 确定了满足该面支架自 动跟机的最优参数，即超前机组位置 4 架的支架， 收 护帮板和前伸梁； 滞后机组位置 4 架的支架， 自动移 架； 滞后机组位置 6 架的支架， 伸收缩梁和护帮板； 滞 后机组位置 14 架的支架， 推前溜， 主要跟机移架参数 见表 2。 表 2主要跟机移架参数 2.3放顶煤关键技术 8202 综放面回采的是石炭系 C3～5 煤层， 煤层 平均厚度 15.26m， 如何高效的将顶煤放出， 是一个很 关键的问题。工作面所有的中间支架和过渡支架， 均 安装了倾角传感器和放煤控制器， 通过设置控制器中 “放煤参数” ， 可通过 “时间参数” 和 “倾角参数” 来控制 后摆梁和后插板的动作， 实现单架手动放煤和单架自 动放煤， 并能设定放煤循环次数。由于目前在煤矸识 别方面， 仍没有安全有效的办法， 最后一名放煤工把 序号名称状态F7方向速度 自动化模式 （左 ） 自动化模式 （右 ） 转换 位置 （m ） 1割三角煤1011←4 固定高度 3800 跟随运输机8 2扫底煤1112→4跟随运输机跟随运输机25 3扫底煤1213←4跟随运输机跟随运输机8 4扫底煤1314→4跟随运输机跟随运输机25 5扫底煤1420←4跟随运输机跟随运输机8 6整刀下尾2021→4跟随运输机固定高度 3800198 7扫底煤2122←4跟随运输机跟随运输机175 8扫底煤2223→4跟随运输机跟随运输机198 9扫底煤2324←4跟随运输机跟随运输机175 10扫底煤2430→4跟随运输机跟随运输机198 11斜切进刀3040←4 固定高度 3800 跟随运输机160 12割三角煤4050→4跟随运输机 固定高度 3800 198 13扫底煤5152←4跟随运输机跟随运输机175 14扫底煤5253→4跟随运输机跟随运输机198 15扫底煤5354←4跟随运输机跟随运输机175 16扫底煤5460→4跟随运输机跟随运输机198 17整刀上头6061←4固定高度 3800跟随运输机8 18扫底煤6162→4跟随运输机跟随运输机25 19扫底煤6263←4跟随运输机跟随运输机8 20扫底煤6364→4跟随运输机跟随运输机25 21扫底煤6470←4跟随运输机跟随运输机8 22斜切进刀7010→4跟随运输机 固定高度 3800 46 参数名称参数值参数名称参数值参数名称参数值 跟机类型0/1跟机首架6跟机末架110 机身长度10收护距离4移架距离4 伸护距离6推溜距离14煤机限制2 移架动作禁止 / 允许推溜动作禁止 / 允许 护帮板动作伸 / 收 / 关 移架范围1护帮板范围1推溜范围3 前柱压力5后柱压力5支撑压力24 目标行程0预降柱前 / 后降柱时间6 开始抬底1抬底时间25移架时间30 再降柱动作 禁止 / 允许再降柱时间3再降柱次数3 预升柱前 / 后预升柱时间3升柱时间6 10 ChaoXing （上接第 8 页 ） 116 回风巷道之间的煤柱最佳宽度为 6m。 参考文献 [1] 张广超,何富连.大断面综放沿空巷道煤柱合理宽度与围 岩控制[J].岩土力学,2016,37 （06） 1721- 1728 1736. [2] 张科学,张永杰,马振乾,毕文广,杨英明,李杨.沿空掘巷窄 煤柱宽度确定 [J]. 采矿与安全工程学报,2015, 32 （03） 446- 452. [3] 孔德中,王兆会,李小萌,王颜亮,王闯.大采高综放面区段 煤柱合理留设研究[J].岩土力学,2014, 35 （S2） 460- 466. [4] 冯吉成,马念杰,赵志强,张浩,余子明.深井大采高工作面 沿空掘巷窄煤柱宽度研究 [J]. 采矿与安全工程学报, 2014,31 （04） 580- 586. [5] 王德超,李术才,王琦,李为腾,王富奇,王洪涛,彭蓬,阮国 强.深部厚煤层综放沿空掘巷煤柱合理宽度试验研究[J]. 岩石力学与工程学报,2014,33 （030 539- 548. [6] 张科学,姜耀东,张正斌,张永平,庞绪峰,曾宪涛.大煤柱内 沿空掘巷窄煤柱合理宽度的确定[J].采矿与安全工程学 报,2014,31 （02） 255- 262269. [7] 郑西贵,姚志刚,张农.掘采全过程沿空掘巷小煤柱应力分 布研究[J].采矿与安全工程学报,2012,29 （04） 459- 465. 作者简介 白云杰 （1974-） ， 男， 山东临沂人， 助理工程师， 鲁西煤矿 调度室主任， 主要从事全矿生产的组织、 协调等工作。 （收稿日期 2018- 9- 25） 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 剩余的顶煤放净， 做到 “见矸关窗” ， 控制器主要放煤 参数见表 3。 表 3主要放煤参数 2.4视频监控关键技术 为确保实时动态掌握工作面情况， 工作面共安装 40 台摄像仪，这 40 台摄像仪能根据采煤机的位置， 自动切换， 确保采煤机割煤环境始终处于视频监控当 中。 此外， 我们还在工作面特殊区域安装摄像仪， 包括 前后刮板输送机机头、 机尾、 转载机、 工作面安全出 口、 设备列车集控中心、 皮带头等， 这些特殊区域摄像 仪能实时动态监测这些关键部位的运行情况、 煤流情 况， 工作面安装摄像仪见图 3。 图 3井下支架主顶梁摄像仪 3结论 1 ） 以同煤集团同忻煤矿 8202 综放面为研究对 象，探索了适应该面开采技术条件的自动化技术方 案， 包括采煤机自动截割技术、 液压支架自动跟机移 架控制、 自动放顶煤控制等关键技术， 并依据方案进 行了现场实施。 2 ） 该面自动化技术的应用， 既保证了安全生产， 改善了作业环境， 又提高了劳动效率， 同时使工作面 的可视化、 信息化、 数字化提升到一个新的水平。 参考文献 [1] 王金华. 我国煤矿开采机械装备及自动化技术新进展[J]. 煤炭科学技术,2013,41 （1） 1- 4. [2] 王国法. 煤矿综采自动化成套技术与装备创新和发展[J]. 煤炭科学技术,2013,41 （11） 1- 5. [3] 黄曾华,苗建军.综采工作面设备集中控制技术的应用研 究[J].煤炭科学技术,2013,41 （11） 14- 17. [4] 邱锦波. 滚筒采煤机自动化与智能化控制技术发展及应 用[J].煤炭科学技术,2013,41 （11） 10- 13. [5] 朱金雨,李国莲.液压支架跟机自动化系统设计[J].工矿自 动化,2013,39 （12） 1- 4. [6] 王国法. 综采自动化智能化无人化成套技术与装备发展 方向[J].煤炭科学技术,2014,42 （9） 30- 34,39. 作者简介 韩建斌， 男， 1984 年 7 月， 中级工程师， 从事煤矿生产管 理工作。 （收稿日期 2018- 9- 20） 参数名称参数值参数名称参数值参数名称参数值 动作范围1架间延迟0启动间隔0 收插时间 16降尾开始 16降尾时间 13 降尾角度 160放煤时间 12升尾时间 13 升尾角度 135上方等待 12循环次数 13 本架喷雾禁止 / 允许邻架喷雾左 / 右 / 无喷雾时间3 插板喷雾禁止 / 允许抖动时间2抖动次数2 11 ChaoXing