薄煤层自动化工作面开采.pdf

科技信息。矿业论坛o2 0 0 9 年第3 3 期 薄煤层自动化无人工作面开采 高士岗 神华集团神东煤炭分公司榆家梁煤矿陕西榆林7 1 9 3 0 0 【摘要】概括介绍了神华集团首个薄煤层自动化采煤工作面榆家梁煤矿4 4 3 0 5 面的自动监控系统的技术原理，系统组成和自动化生产情 况。 【关键词l J o s ；薄煤层；自动化 O ．引言 我国煤矿中薄煤层储量比重占2 0 ％以上，由于开采空间狭小，机 械设备难以采用，大部分薄煤层被暂时放弃开采，少部分的开采也是 停留在机械化程度低、回采率低、劳动强度大的水平。在这种形势下。 为提高资源回收率，延长矿井寿命，实现资源均衡开采，神华集团对薄 煤层开采技术进行了探索和实践。 1 ．工作面自然条件 4 4 3 0 5 工作面位于神华集团神东煤炭分公司榆家梁井田中南部， 北部为4 3 煤三条大巷．西侧4 4 3 0 4 工作面正在准备，东侧未采动，南 侧为4 3 煤薄基岩区，上部1 7 米处有4 4 2 0 5 和4 4 2 0 6 工作面采空塌 陷区。工作面长度为3 0 0 ．5 m ，推进长度2 2 9 8 m ，煤层可采面积 6 9 0 5 7 9 ．1 m 2 ，煤层厚度1 ．7 2 ．0 m ，平均厚度1 ．8 5 m ，倾角1 。。可采储量为 1 5 7 ．8 万t 。 2 ．主要设备及自动化开采系统的关键技术 2 ．1 久益运输顺槽控制系统久益运输顺槽控制系统 以后简称 J O S 是久益7 L S 采煤机电气系统的核心。更是自动化工作面各设备的 指挥中枢。采煤机、支架和运输机等主要设备的状态信息在．1 0 S 汇总． J O S 依据程序分析数据并做出处理，发出指令控制各设备的起停。J O S 同时可以在机头显示出各设备运行状态．实现机头操作人员远离工作 面，在电脑桌面上对设备进行操作，实现自动化割煤。另外．1 0 S 会自动 保存煤机、运输机的历史运行状态，故障记录，为检修人员快速查出故 障原因提供参考；保存支架承受压力的信息。为分析矿井地质条件等 科研行为提供丰富准确的数据。 2 ．2 煤机运行状态监控作为采煤机的控制中, c , , j o s 对煤机执行 下列监控功能 控制液压系统的电磁阀；控制逆变器模块从而控制采煤机的牵引 速度；控制和监测液压泵电机、破碎机电机、截割电机和牵引电机共6 个电机的电流，控制截割电机的反馈通过温度检测器R T D 提供的数 据来实现控制和监测截割电机的温度、监测牵引电机的温度、三相整 流器公用电源模块的温度、逆变器的温度和牵引变压器温度；另外监 测遥控器的下列状态连续的数据传输；液压控制数据；牵引控制数 据；紧急状况停止信号。对液压泵电机、破碎机电机、截割电机和牵引 电机共6 个电机提供防止热过载、防止阻塞过载、防止电机相位的不 平衡的保护等。 为确保采煤机与J O S 之间的通讯及时可靠，安设有两套通讯系统． 第一套是煤机上自带的主控计算机处理煤机所有的运行状态信息，然 后通过随煤机带的电缆以载波形式传输到J O S ；另一套系统是在采煤 机上安装高清晰低光摄像头，将煤层高度变化情况、滚筒截割情况、支 架状态等视频信号通过随机单模光缆传输至J O S ，此系统没有载波传 输时间延迟的问题，也可传输传输煤机远程遥控信号，可实现对煤机 工作时出现的意外事故进行快速远程干预。在作业时采煤机所有自动 化需要的参数，如采高，卧底量，机身倾斜度、等关键参数均可以准确 测定并精确快速的控制。 2 ．3 煤机记忆割煤记忆割煤就是在自动化割煤实施前。先由煤机 司机携带遥控器进入工作面控制煤机割煤，割完整的一刀煤，作为示 范刀，煤机设置为学习模式，煤机C C U 中央处理器 通过监测摇臂传 感器的角度变化计算滚筒位置，记录煤机在工作面行进到任一位置时 对应的滚筒高度．并根据左右牵引部D 齿轮的速度传感器自动计算煤 机的位置和方向，并且监测到煤机的横向、纵向倾角等截割数据，均储 存在煤机里。示范刀完成后，激活自动化切割程序，煤机将读取示范刀 割煤过程中所存储的数据，按照示范刀的采煤机历史运行状态，反复 的进行自动割煤。需要在工作面参数中输入工作面零点、工作面长 度、慢行地段、最大速度以及采煤机当前位置。在自动化参数中输入 最大采高、最大卧底量、最小卧底量、采高限制及卧底量限制不发挥地 段。还可以选择附加参数、校正、等待滚筒、采高和卧底量限制等。完成 以上设定后即可启动自动化割煤功能。 2 ．4 液压支架电液控制系统及随煤机联动功能p m 3 2 型液压支 架电液控制系统的X a l z 软件基于L i n u x 操作系统，其原理是主控计算 机通过控制电磁阀来操作功能阀，实现支架的各种操作动作。电液控 制系统具有全自动、成组工作、邻架操作和手动操作等工作方式。 煤机联动功能实现的重点在与准确获取煤机位置。为达此目标， 4 4 3 0 5 建面时配备两套方案互补运行．一是红外线传输方式煤机上 安置红外线发射装置发出红外线，当安装在支架上的红外线传感器接 收到红外线时。通过电信号将此信息传达给支架主控制器。即认为此 时采煤机的位置在本支架之前；方案二是J O S 直接与煤机通讯，根据 左右牵引部D 齿轮的速度传感器计算煤机的位置，数据通过随机电缆 传至J O S ，, l O S 根据支架的宽度和煤机的地点计算出煤机在哪一台支 架位置。在实际生产中因红外线传输方式受煤尘状况等环境影响较 大，发射、接收装置性能不稳定故障频出等原因不被常用，现常利用与 煤机通讯的方法获取煤机位置。 2 ．5 运输机的状态监控J O Y 公司2 * 1 0 0 0 k W 型刮板运输机的智 能化技术核心在于涡轮技术传动系统 r 1 1 - r ，是以水为工作介质的流 量控制液力耦合器。此系统由常州联立组合开关的执行控制器所监 测。来自于p c u 程序控制装置 的输出信号进入到组合开关的执行控 制器，从而为耦合器水系统提供智能管理和监测。 运行时C P U 监测耦合器水温。当温度达到5 0 ℃ 可人为设定数 值 时，排水阀加水阀自动动作排出热水加入冷水；达到8 0 ℃时自动水 温跳闸，P C U 输出信号到达组合开关关闭运输机；C P U 监测电机电流， 以确保在1 0 秒钟内机头传动电流永远不超过机尾传动电流的3 5 ％， 否则A F C 驱动跳闸。以上所有信号传给J O S 。 此系统可实现在空载的情况下顺序启动电机，以可保护电机和供 电系统；驱动力矩从0 平稳增大到启动力矩刮板机过载时，也在启动 时在链条上平稳传递力矩，确保输送机的可靠性和有效性；连续工作 中能使载荷平衡，以优化利用装机功率；允许像链条张紧和慢速之类 的特殊工作模式。 3 ．生产过程 目前自动化采煤方式主要有三种工艺第一种是一名采煤机司机 操作前滚筒，尾滚筒根据设定割煤；另一种是操作人员控制煤机割一 刀示范割煤，以后煤机依据示范刀的记忆自动反复的割煤；第三种是 在记忆割煤的基础上人员通过两套监视系统对煤机进行有线远程干 预。4 4 3 0 5 采用的是第三种工艺，即煤机记忆割煤加有线远程控制，这 是对第二种工艺的弥补，因为仅凭煤机记忆割煤。示范刀后的煤机不 能根据煤层高度的变化而调整采高，影响工程质量。 自动化割煤时每个生产班按8 个循环组织．检修班检修5 小时剩 余2 小时利用传统工艺割煤2 个循环，每刀煤的截深为1 ．0 m ，产煤 6 6 4 吨，这样日割煤1 8 刀，产煤1 1 5 9 4 吨。 4 ．结束语 薄煤层自动化开采的发展趋势是引入煤岩界面自动识别技术，如 测力截齿、雷达探测、发射天然1 射线、同位素、噪声、红外线、紫外线、 超声波、无线电波等，可以区别煤层和岩层．并且把数据输入采煤机控 制计算机，采煤机据此自动调整滚筒高度．不再需要生产班每班割煤 前人工示范，也不需机头人员监视煤机的割煤的视频信号．从而实现 完全没有人工参与的自动化割煤。l 銎 1 ●p ●I 一 【参考文献】 [ 1 ] 赖昌干，等．矿山E g T 学[ M ] ．煤炭工业出版社，2 0 0 4 ． [ 2 ] t 安．现代化亿吨矿区生产技术[ M ] ．煤炭工业出版社，2 0 0 5 ． [ 3 ] 方新秋等．煤矿无人工作面开采技术研究m ．科技导报，2 0 0 8 ，2 6 9 6 1 ． 作者简介高士岗，内蒙古科技大学毕业，中国神东集团神东煤炭集团榆家 梁煤矿矿长助理。 [ 责任编辑翟成梁] 万方数据 薄煤层自动化无人工作面开采薄煤层自动化无人工作面开采 作者高士岗 作者单位神华集团神东煤炭分公司榆家梁煤矿,陕西,榆林,719300 刊名 科技信息 英文刊名SCIENCE TECHNOLOGY INATION 年，卷期2009，““33 被引用次数0次 参考文献3条参考文献3条 1.赖昌干 矿山电工学[期刊论文]-北京煤炭工业出版社 2004 2.王安 现代化亿吨矿区生产技术[期刊论文]-北京煤炭工业出版社 2005 3.方新秋 煤矿无人工作面开采技术研究[期刊论文]-科技导报 200809 本文链接 授权使用太原理工大学tylgIP，授权号b092773a-baa8-498b-b5a1-9e5b00bf26e1 下载时间2010年12月29日