煤矿综采工作面自动化系统的设计与应用.pdf

引言 随着我国煤矿生产技术水平不断提高，煤矿综 采工作面自动化水平已达 95以上， 不仅加快了工 作面回采速度， 降低了劳动作业强度， 而且保证了 工作面安全高效回采； 但是目前综采工作面虽然大 量机械设备比如采煤机、 液压支架、 转载机、 破碎机 等被投入使用，但是每种机电设备需多人操作管 理， 相邻两种设备之间联锁作用相对较差， 而且无 法实现综采工作面内设备远程控制管理， 针对回采 期间工作面内施工人员数量多， 设备故障率高等问 题， 以 94316 工作面为例， 对工作面提出了自动化 控制技术。 194316 工作面概况 晋煤集团寺河煤矿二号井 94316 综采工作面走 向长 1 540 m，倾向长 133.5 m （中 - 中） ，煤厚 0.581.50 m， 平均 1.10 m， 距巷口 500 m 之前煤厚为 0.581.0 m， 500 m 之后煤厚为 1.01.5 m，煤层倾角 在 2～15， 平均 5， 普氏硬度系数 2。 在地质构 造方面，工作面圈定后进行了坑透和瞬变电磁等勘 测， 根据报告显示， 该工作面共有 5 个探测异常区， 分别为切眼向外 0100 m、 460480 m 和 680700 m 推测为地质异常体；切眼向外 1 1601 220 m、 1 3201 420 m 推测为煤厚变薄或断层。 该工作面在 圈定过程中共掘露 7 个正断层， 落差 0.51.0 m。 工作面回采期间安装一部 SGZ-764/400 型刮板 输送机， 生产能力为 400 t/h， 运输机长度为 135 m， 总装机功率为低速 2125 kW， 高速 2250 kW； 转 载机型号为 SZZ-764/132， 生产能力为 600 t/h， 总装 机功率为 132 kW； 破碎机型号为 PLM1000， 通过能 力为 1 000 t/h， 总装机功率为 110 kW； 胶带输送机 型号为 DSJ100/80/160， 生产能力为 800 t/h， 皮带宽 度为 1.0 m； 液压支架型号为 ZY4000/09/19D； 采煤机 型号 MG22200/930-WD。 2工作面自动化系统的设计 通过在地面调度室安装 5 台上位机及 vistwo 软 件， 利用现有的调度室大屏进行画面显示， 实现对综 采设备的 “一键” 启停控制、 远程干预操控、 数据集成 和处理， 具备自动生成分析报告的功能， 实现自动化 系统故障诊断， 故障类型显示、 管理等功能[1-2]。 通过在 94316 综采工作面进风巷开关架上安装 一个顺槽集控室，在集控室内安装 5 台上位机、 2 个 触摸操作台、 1 台大交换机、配套软件以及相应附属 设施， 构建一个自动化控制监控平台。 接入不同厂家 设备， 实现对工作面所有设备的一键启停控制、 远程 干预操控、 数据集成和处理等功能[3-4]。 对现有支架进行大修，并新购置配套具有遥控 操作功能的电液控制系统及相应的传感器，配合采 煤机实现跟机拉架推溜工作。电液控制系统具备必 要的压力、 行程、 采高监测功能， 同时可以完成自动 反冲洗。 新购置一台智能采煤机，实现记忆截割和远程 操作功能。 采煤机具备割煤记忆、 自动调高和位置姿 态检测等功能及相应的数据接口，并能与支架电液 控制系统进行联动控制[5]。 在采煤机上安装一套惯性导航系统，该系统主 要由高精度陀螺仪、 射频发射器、 红外发射器组成。 采用 RFID 射频、 采煤机编码器和图像识别技术实现 工作面精确定位，以及辅助惯性导航技术修正的工 作面精确定位技术。 定位原理 优先采用采煤机编码 器获取采煤机位置； 采用 RFID 技术确定采煤机实时 位置， 通过编码器对由 RFID 技术确定的采煤机位置 煤矿综采工作面自动化系统的设计与应用 王阳 （晋煤集团寺河煤矿二号井， 山西晋城048019） 摘要 针对回采期间工作面内施工人员数量多、 设备故障率高等问题， 晋煤集团寺河煤矿二号井对 94316 工 作面采用自动化控制进行管理。实践表明， 综采工作面自动化系统的应用， 不仅降低了工作面劳动作业强度， 还 提高了工作面回采速度， 应用成效显著。 关键词 综采工作面自动化管理远程控制应用分析 中图分类号 TD67文献标识码 A文章编号 1003-773X （2020） 05-0231-02 收稿日期 2020-03-01 作者简介 王阳 （1982） ， 男， 本科， 毕业于黑龙江科技大学， 助理工程师， 从事机电管理工作。 DOI10.16525/14-1134/th.2020.05.098 总第 205 期 2020 年第5 期 机械管理开发 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT Total 205 No.5， 2020 自动化技术与设计 第 35 卷 机械管理开发 jxglkfbjb 校准采用惯性导航系统，工控平台推导出刮板运输 机位置曲线， 鉴于 RFID 技术和编码器系统误差， 工 控平台采用图像识别技术和巷道中地理坐标点对所 推导出来的刮板运输机位置曲线进行校准。 在工作面及各个转载点安装高清云台摄像仪， 完成地面和井下监控中心对工作面等必要场所的远 程监控及采煤机自动跟踪监控工作。摄像仪具备旋 转和主动除尘功能。 将三机和顺槽皮带机控制系统接入工控平台， 实现三机 / 顺槽皮带系统自动化控制功能。工控平 台显示三机电压、 电流， 皮带启停状态， 跑偏报警， 堆 煤报警， 烟雾报警， 语音闭锁等状态信息。 定位卡采用 RFID 特高频数据传输方式，实现 人员定位卡和系统数据双向传输的功能，工作面操 作人员配备识别卡，识别卡接收器集成在以太网控 制器内工作面内实现人员精确定位，精度误差小于 20 cm 在顺槽内实现人员精确定位，精度误差小于 30cm 具备权限识别功能， 规定操作人员权限， 保障 设备安全， 确定工作面内安全区， 保障人身安全， 确 定人员位置。 3结论 94316 自动化综采工作面与传统综采工作面相 比， 在实际应用中主要取得了以下显著成效 1） 减少了工作面作业人数。传统综采工作面回 采施工需 35 人， 94316 自动化综采工作面仅需 16 人即可完成采煤作业， 大大降低了工作面作业人数。 2） 降低劳动作业强度。94316 自动化综采工作 面采煤机可进行中部记忆割煤、液压支架可进行自 动追机拉架等动作，从而大大降低了工作面施工人 员劳动作业强度。 3） 提高了割煤效率。94316 综采工作面采用自 动化控制系统后， 工作面每天回采量为 9.5 m， 相比 传统工作面可提高 4 m/d， 从而加快了工作面回撤速 度， 大大提高了工作面回采量。 4） 实现了远程控制。94316 自动化综采工作面 可通过远程控制系统对工作面内机电设备进行监测 控制， 从而降低了设备故障率， 提高了设备联锁控制 技术水平， 保证了设备安全高效运行。 参考文献 [1]张华.煤矿综采工作面智能化开采技术研究[J].装备维修技术， 2019 （4） 41-42. [2]刘春.综采工作面自动化和液压支架电液控制[J].电气传动自 动化， 2019 （6） 33-35. [3]王旭军.大采高综采工作面自动化的研究与分析[J].机械管理 开发， 2019 （1） 208-209. [4]赵兵.综采自动化工作面的应用与探索[J].当代化工研究， 2019 （9） 38-39. [5]韩培毅.煤矿综采工作面自动化技术研究与应用[J].机械工程 与自动化， 2019 （4） 186-188. （编辑 王瑾） Application Analysis of Coal Mine Automation Comprehensive Mining Face Wang Yang （Sihe Coal Mine, Jincheng Coal Mine Group, Jincheng Shanxi 048019） Abstract In view of the problems of large number of construction personnel and high equipment failure rate in the working face during mining period, No .2 Sihe Coal Mine of Jin Coal Group adopts automatic control to manage the 94316 working face. It is shown that the application of fully mechanized face automation system not only reduces the working intensity of the working face, but also improves the mining speed of the working face, and the application effect is remarkable. Key words fully mechanized face; automatic management; remote control; application analysis 232