自动化综采工作面概念探讨.pdf

第 4 0卷 第 6期 2 0 1 4年 6月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a n d M i ne Aut oma t i o n Vo 1 ． 40 No ． 6 J u n ．2 O 1 4 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 4 0 6 0 0 2 6 0 5 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 4 ． 0 6 ． 0 0 7 付国军． 自动化综采工作面概念探讨口] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 4 ， 4 0 6 2 6 3 O ． 自动化综采工作面概念探讨 付 国军 山西科 达 自控 股份 有 限公 司 ，山西 太 原0 3 0 0 0 6 摘 要 介 绍 了 国内 自动化 综采 工作 面的技 术现状 ， 并将 综采 工作 面的设备 分 为生产 设备 、 辅助 设备 、 测控 系统； 针对 目前业 内工作面名称混乱的情况， 认为“ 自动化综采工作面” 的命名比较恰当； 提 出了自动化综采 工作 面技 术 可划分 为综 采工作 面局部 自动 化 、 综 采 工作 面半 自动化 、 综采 工作 面全 自动 化 、 综采 工作 面 智 能 自动化 4个等 级 并给 出 了具体特 征 ； 介 绍 了 自动 化综 采工作 面 的发 展 途径 ， 指 出把 自动 化综 采工作 面看 成是 一 台可 以 自动 行走 、 自动 割煤 、 自动 支护 、 自动装 煤 、 自动运 煤的 大型机 器更符 合 实用要 求 。 关键 词 自动化 综采 工作 面 ；无人 工作 面 ；综采设备 ；智能化 中图分类 号 TD 6 7 文献标 志码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 4 0 5 3 0 0 9 5 1 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d o i ／ 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 4 ． 0 6 ． 0 0 7 ． h t ml Pr o b e o n c o nc e p t o f a u t o ma t i c f u l l y me c h a n i z e d c o a l mi n i ng f a c e FU Gu o j u n Sh a nx i Ke d a Au t o m a t i c Con t r o l Co． ，Lt d． ，Ta i y ua n 03 0 0 0 6，Chi n a Ab s t r a c t Te c h no l o gy s t a t u s o f a u t o ma t i c f u l l y - me c ha ni z e d c o a l mi n i ng f a c e i n Ch i na wa s i nt r o du c e d， a nd f ul l y m e c h a ni z e d c o a l m i ni n g e q ui p me n t s we r e c l a s s i f i e d i n t o p r od uc t i on e q u i p m e n t ， a u xi l i a r y e q ui p me nt a nd mo ni t o r i ng a nd c o n t r ol s ys t e m ．I n v i e w of c u r r e nt c on f u s e d na mi ng s i t u a t i on of c o a l m i ni n g f a c e i n t he i n du s t r y． na me o f ”a ut o m a t i c f u l l y me c ha n i z e d c o a l mi n i ng f a c e“ wa s c o ns i d e r e d m o r e a pp r op r i a t e．Te c hno l o gy o f t h e a u t o ma t i c f u l l y m e c h a n i z e d c o a l m i ni n g f a c e c ou l d be d i vi de d i n t o f o ur gr a d e s ，na m e l y pa r t l y a u t o ma t i c f u l l y me c h a n i z e d c o a l mi ni n g f a c e，s e m i a u t o ma t i c f ul l y m e c ha ni z e d c o a l m i n i ng f a c e， c o mpl e t e l y a ut oma t i c f u l l y me c ha ni z e d c o a l m i n i ng f a c e a n d i nt e l l i g e n t l y a u t o m a t i c f ul l y m e c ha ni z e d c o a l m i ni n g f a c e ， wh os e s p e c i f i c c h a r a c t e r i s t i c s we r e g i v e n． De v e l o p m e nt a p pr o a c h o f t he a u t o ma t i c f u l l y me c h a n i z e d c o a l mi n i n g f a c e wa s i n t r o d u c e d ，a n d a v i e w wa s p o i n t e d o u t i t t a l l y wi t h a c t u a l s i t u a t i on b e t t e r t h a t c o ns i d e r i n g a ut o m a t i c f u l l y me c ha n i z e d c oa l mi n i n g f a c e a s a l a r ge m a c h i ne whi c h c a n a u t o ma t i c a l l y wor k，c u t c o a l ，s up p or t ，l oa d c o a l a nd t r a ns po r t c o a 1 ． Ke y wo r ds a u t o m a t i c f ul l y me c ha n i z e d c o a l mi ni n g f a c e；u nma n ne d c oa l mi ni ng f a c e；f ul l y m e c ha ni z e d c o a l mi n i n g e q u i p me n t ；i n t e l 1 i g e n t i z a t i o n 0 引言 目前 ， 中 国煤 炭 装 备水 平 已接近 或 达 到 了世界 先进水平 。以采掘装备为例 ， 经过“ 十五” 计划和“ 十 一 五” 计划的长足发展 ， 国产设备市场 占有率 已远远 高于进口品牌。国产采掘装备不论从装机容量到一 次开 采高度 、 再 到机 器 的 外观 设 计 已与 国外 产 品 相 差无几， 甚至有的做到了世界最大。然而 ， 设备的内 在性能和整机的 自动化水平与 国外产品仍有差距。 采掘 工作 面 自动化 是煤 炭生 产 环 节 的重 中之 重 ， 因 收稿 日期 2 0 1 3 - 1 2 1 0 ； 修 回日期 2 0 1 4 0 4 1 8 ； 责任编辑 盛男 。 基金项 目 国家智能制造装备发展专项项 目 发改办高技[ 2 0 1 1 1 2 5 4 8号 ； 太原市 2 0 1 1年一流 自主创新基地建设专项 重大项 目 3 0套 ／ 年 智能 化综采工作面控制系统产业化 。 作者简介 付 国军 1 9 6 5 一 ， 男 ， 内蒙古赤峰人 ， 高级工程师 ， 硕士 ， 主要从 事煤矿生产 自动化技术方面的研究工作 ， E ma i l f g j 5 8 0 6 1 6 3 ． c o rn。 2 8 工矿 自动化 2 0 1 4年 第 4 O卷 可视化 系统 、 高速 有线 及 无 线 通信 系统 和 基 于 主采 机 组概 念 的实 时 控 制 系统 已在 多个 工 作 面 得 到 验 证 。其 他专项 技术 也有 大量 的机构进 行 了研究 。 笔 者从 自动化综 采工 作面 的设计 和实 施过程 中 发现 ， 要 想实 现综 采工作 面 的 自动化 运行 ， 必须 对综 采工作面的设备重新认识和定位_ 3 ] ， 打破原有的在 人工操作基础上以单机为控制 目标的传统思路 ， 打 破设 备 生产厂 家 的界限 ， 打破设 备功 能 的界限 ； 修 正 单机智能化的传统研究思路 ， 从工作面整体采煤 的 思路来看待每一台设备 ， 将它们作为一 台大机器 的 一 个 部 件 ， 在 控制 中心 的统一控 制下 协调 工作 。 3 自动化综 采工作 面概 念的误 区 近几 年 ， 笔 者经 常在 网络 、 报纸或其 他媒 体上 看 到“ 自动化综采工作面” 、 “ 智能化综采工作面” 、 “ 无 人综 采 工作 面” 、 “ 数 字化综 采工 作面 ” 等投 入运行 的 消息 ， 使得业内人士眼花缭乱。由于 国家对此还没 有统一定义， 笔者认为首先应从概念上进行规范 ， 使 用户 真正认 清 自己要 的是什 么 、 做 的是 什么 ， 以便 为 后续综采工作面 自动化、 信息化 的推进和应用起到 标 志性作 用 。 目前 ， 机械 化综采 设备 在 山西 、 内蒙古 等煤炭 大 省已基本普及 ， 但在 云南 、 贵州、 四川等地质条件较 差 的省份 还有 相 当数 量 的煤 矿 没有 使 用 综 采设 备 ， 更不 用说 采煤 自动化 了 。但 不 论 什 么条 件 ， 都 有 关 于 “ 无人 工作 面” 或 “ 自动 化 工作 面 ” 的相 关 报 道 ， 总 结起 来有 以下 几种情 况 1 把机 械化 当成 自动化 。对 于 一直 以人 工 炮 采为 主要 工 艺 的煤 矿 ， 突然 试 验 成 功 “ 综 采 设 备 采 煤” ， 人员 由原 来 的几百 人一 下 降 到 几十 人 ， 不 再 用 人工落煤 ， 就以为是 自动化采煤 了。 2 把 支架 电液 控 制 系统 当成 工 作 面 自动 化 。 现在 比较成熟的电液控制系统都具有跟机拉架 、 自 动降一 移一 升等简单控 制功能 。客 观上这些均为支 架本身的自动控制 ， 可使支架 工由操作液压 阀改为 操作 电液控制按键 ； 单架或成组 的连贯动作可 以自 动完成 ； 在顶底板条件特别好 的情况下也可 以进行 跟机拉架动作l_ 4 ] 。但这样的系统只是改变了人们 的 操作方式 ， 并不能大量减少人员。有些报道把它夸 大为工作面 自动化 ， 一方面可能是对工作 面 自动化 理解不深 ， 另一方面也存在夸大宣传 的问题。这种 观点是把个别设备的自动化理解为整个工作面的自 动化 ， 这样宣传会产生误导 ， 客观上不是推动 自动化 工作 面技术 ， 而 是起 到阻碍作 用 。 3 玩 文字 游 戏 ， “ 智 能化 工 作 面 ” 、 “ 数 字化 工 作 面” 、 “ 无人 工作 面 ” 、 “ 自动 化 工 作 面” 、 “ 工 作 面一 键 启动” 、 “ 鼠标 采 煤 ” 等 ， 让 人 眼 花 缭乱 ， 无 所 适 从 。 这 些概念 有 的是从 不 同角 度 出发 ， 取 不 同的名 字 ； 有 的是为 了突 出科研 申报 项 目与别 人 项 目的差 异 化 ， 以名词创 新替 代技 术创新 。但 就 目前 的技 术水 平来 说 ， 这些 名称都 没有 实质 区别 ， 而且 大部分 都是 名不 符 实 。 4 自动 化综 采工作 面的概 念 和定义 就上 述 几种 情 况 而 言 ， 前 2种 属 于认 识 的局 限 性 ， 把机械 化 和单机设 备 自动化 当成 了“ 自动化 工作 面 ” ， 应彻 底否定 ， 以 免误 导 行业 发 展 。对 于 第 3种 情况 ， 也应 有一 个 具 体 的界 定 。笔 者认 为对 于 自动 化 工作 面 ， “ 无 人工作 面” 是 目标 ， “ 数 字化工 作 面” 是 “ 自动化工作面” 某一方面的特征， “ 智能化工作面” 是“ 自动化 工作 面” 的高级 阶段 。“ 数 字化工 作 面” 从 单一 技术层 面 而言 ， 只是技 术手段 而 已 ， 它强 调 的是 对工 作面设 备 的数 字化 描 述 的 特征 ， 不 能完 全 体 现 “ 自动化工作面” 的控制特征 。而“ 智能化工作面” 应 该是 自动 化水平 达 到能模仿 人 的思维 方式 的高 级阶 段 ， 应 该具 有处 理 非 常规 问题 的 能力 。如果 整 个 工 作面的 自动化控制系统达到了智能化这一水平 ， “ 无 人工作面” 的 目标就可真正实现了。但 目前 的现实 情况是 ， 自动化工作面才刚刚起步， 自动化水平还没 有 达到智 能化 的程 度 ， 至 多 只能 说 是 使用 了一 些 智 能化 的技 术 ， 只达到 了少人 的程度 。根据 以上分 析 ， 又 由于 目前煤矿 自动 化工作 面技 术应 用仅 限于采 煤 工作 面 ， 所 以 目前 的煤 矿 自动化 工作 面应 以“ 自动化 综采工作面” 来命名 比较恰当 ， 并根据其 自动化程度 的不 同再 给 出如下分 级 的定 义 。 4 ． 1 综采 工作 面局 部 自动化 局部 自动 化是 指 在综 采 工作 面 中 ， 某 一 种或 几 种设 备 自身在 不受外 界条件 影 响下可 实现 自动 化动 作 ， 而不需 要人 工 操 作 。如 支架 电液 控 制 系统 的跟 机拉架、 自动降一 移一升等； 采煤机的牵 引速度 自动 调节、 滚筒 的记忆切割、 刮板输送机的 自动张紧等。 局部 自动化只能提高单品种设备的 自动化程度 ， 在 一 定 程度 上减 轻矿 工 的 劳动 强 度 ， 不 能 明显 减 少 作 业人员， 但它是 自动化工作面的基础。局部 自动化 的这些 自动控制项 目都是机械设备根据 自身动作规 律进行小范围 自动调节和控制 ， 其动作条件是假设 周边条件不变的情况下进行 的， 在地面演示 或在煤 层非常稳定 的条件下也可 以实现整个 工作面 自动