麻家梁矿智能化综放开采技术推广应用_王强.pdf

麻家梁矿智能化综放开采技术推广应用 王 强 （ 同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司， 山西 朔州市 ０ ３ ６ ０ ０ ０） 摘 要 为了提高麻家梁矿综采工作面的自动化管理水平， 减轻从业人员的劳动强度， 通 过在综采工作面采用智能化综放开采技术， 监控主机采用ＡＭＤ Ｔ ５ ６ Ｎ处理器为核心计 算机系统， 在工作面监控中心将综采工作面各个生产系统有机结合起来， 实现工作面集中 自动化控制， 提升了工作面安全保障水平和生产效率， 提高对综采工作面技术、 人员、 装备 的管理水平， 实现了安全高效回采。 关键词 综采工作面； 电液控制； 自动化； 智能化 ０ 引 言 麻家梁矿位于宁武煤田朔南矿区， 是同煤集团 在朔州地区的首个千万吨现代化矿井， 煤层储藏深， 开采深度标高８ ６ ０～２ ６ ０ｍ。全井田共划分为１ ４个 采区， 目前矿井主采一水平４号煤层， 首采区为第一 水平的一采区和二采区， 每个采区布置一个回采工 作面， 采煤工艺为综采放顶煤。 麻家梁矿首套电液控综放工作面为１ ４ ５ ０ ５综放 工作面， 该工作面煤层厚度７．５～９．６ｍ， 平均煤厚 ８．５ ０ｍ， 煤层厚度变化不大， 煤层倾角６ ～１ ７ ， 夹矸 １～３层， 厚度０．０ ２～０．６ ０ｍ， 工作面走向长度１ ６ ４ ２ ｍ， 工作面宽２ ５ ０ｍ， 采高３．５ｍ， 放煤高度５．０ｍ ， 采 放比约为１∶１． ４ ２。因该工作面煤层倾角较大， 为了 在生产实践中更好地控制设备， 提高设备适用性， 采 煤工艺采用单向割煤， 单向顶拉前、 后刮板机。目前 电液控支架成组功能都是按下３个按键， 可以控制 ５～１ ２台支架的动作， 实现成组前移后推、 伸缩护帮 板／梁等功能， 方便快捷。 １ 综采工作面主要装备的智能化系统组成 在本系统内， 可分成３个层次， 第一层次为单机 设备层， 第二层次为集中控制层（ 顺槽监控中心） ， 第 三层次为地面层（ 见图１） 。 图１ 综合控制系统层次 单机设备层主要由煤机子系统、 电气控制子系 统、 电液控制系统、 输送机系统、 集成供液系统、 网络 及信息系统组成并通过通信接口实现各系统间的信 号采集、 传输及反向控制。 集中控制层主要在监控中心内完成， 在监控中 心内将采煤机系统、 电液控系统、 三机集中控制系 统、 泵站智能控制系统、 工作面视频监控系统及数据 上传系统等系统结合在一起， 实现在集控中心对综 采设备的遥控。 地面层实现在地面公司调度指挥中心对综采面 设备进行监测遥控， 实时掌握工作面装备的运行 状态。 Ｉ Ｓ Ｓ Ｎ １ ６ ７ １－２ ９ ０ ０ Ｃ Ｎ ４ ３－１ ３ ４ ７／Ｔ Ｄ 采矿技术 第１ ９卷 第１期 Ｍ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｖ ｏ ｌ ． １ ９，Ｎ ｏ ．１ ２ ０ １ ９年１月 Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ９ ChaoXing ２ 工作面智能化控制 在地面建立综采生产调度控制中心， 通过光缆 覆盖， 上传语音、 视频、 设备运行工况参数及故障在 线监测， 系统的监测功能数据来源均采集自各子系 统。通过工作面监控中心将综采工作面各个生产系 统有机结合起来， 操作简单， 实用性强； 降低工作面 人员作业强度； 实现系统高度集成， 系统安全可靠。 ２．１ 智能化综采工作面的系统主要功能 综合应用控制系统的监测功能数据来源均采集 自各子系统。控制系统的核心是采煤机机身装有红 外发射器， 能准确把采煤机位置上传至集中控制中 心。另外通过煤壁视频监控系统， 支架视频监控系 统， 图像资料可以实时传至集中控制中心， 供控制人 员准确掌握工作面生产情况， 适时调整工作面设备 状态。同时智能化的数据收集便于矿压数据分析和 工作面视频显示回传。 ２．２ 智能化综采工作面应用情况 系统的控制功能均通过通信接口向各子系统发 出控制指令来完成。 （ １）通过实时监控系统， 实现对采煤机和液控 设备的远程操控； （ ２）液压支架成组推移前部刮板机、 拉移后部 刮板机、 成组伸／收伸缩梁、 成组伸／收护帮板； （ ３）实现智能自动化供液， 并在监控中心对三 机集中进行智能遥控。 在生产过程中， 采煤机中部装有红外线发射装 置， 两端装有采高、 卧底指示仪， 每台电液控支架前 立柱上装有一个红外线接收装置， 在采煤机牵引过 程中， 采煤机后滚筒割完底煤后， 电液控支架收到红 外线信号后开始成组降立柱、 移架、 升立柱、 伸缩前、 后梁、 及护壁板， 然后依照程序设定实现推前部输送 机、 拉后部输送机。 采煤机具有记忆截割远程监控功能， 记忆截割 由两大部分组成， 分别为位置控制（ 对应工作面上支 架编号） 和采高控制， 取样控制过程中需要确定取样 间隔， 工作面长度参数， 并对采煤机实时位置和俯仰 采角度进行记录、 存储。随着煤层厚度、 结构的变 化， 在预设煤厚范围内控制截割采高。 监控主机是以 ＡＭＤ Ｔ ５ ６ Ｎ 处理器为核心的计 算机系统。其利用程序数据传输通讯接口， 从液压 支架上获取支架工作参数， 并把工作状态信息显示 在屏幕上， 同时也能把状态信息数据通过以太网接 口传输出来。 操作台是视频系统或者支架远程控制系统的一 个重 要 控 制 设 备。在 视 频 系 统 中， 操 作 台 通 过 Ｒ Ｓ ２ ３ ２通讯与视频系统的虚拟控制中心相连； 用户 通过对操作台的按键控制进而实现对虚拟控制中心 的操作， 虚拟控制中心将视频切换指令发送给视频 监视器， 完成视频监视器的视频切换功能。在支架 控制系统中， 操作台与耦合器通过双线Ｃ ＡＮ相连， 通过操作台和双线Ｃ ＡＮ 将控制指令发送至电液控 制系统中， 进而实现支架的远程控制。 ２．３ 智能化综放技术优点 电液控制系统最大的优点是可以实现邻架控 制、 隔架控制、 成组控制， 将原来的手柄操作方式换 成按键操作方式， 降低了操作复杂程度， 也提高了工 人操作的安全性； 另外一个优点是成组操作， 在成组 操作过程中， 只需要在一台支架按下３个按键， 大约 ２秒时间， 就可以成组控制１ ２台支架推溜、 拉后溜 等， 大大减轻了工人的劳动强度。 ２．４ 智能化综放技术存在问题 （ １）目前， 综放工作面在放顶煤的环节上采用 程序控制不可行， 主要原因是煤矸识别技术不成熟； 煤矸量不容易控制， 容易丢煤或者过量放入矸石， 影 响煤质； 在伸后插板的过程中， 容易将后插板插在刮 板机内， 造成机械事故。 （ ２）工作面头、 尾过渡支架、 端头支架采用电液 控制相较手动操作效果较差， 头尾过渡支架吨位大， 在移架过程中往往需要多个千斤顶同时动作， 但是 电液程序化控制支架协调动作差， 不便于操作。 （ ３）电液支架电磁先导阀对水质要求苛刻， 工 作面供水、 回液过滤经三级过滤后才能达到规定精度 （ ≤ ２ ５μｍ） ， 过滤系统复杂， 技术要求高且不便维护。 （ ４）煤矿技术人员主要专业以采矿专业和机电 专业为主， 懂程序语言、 会开发程序语言的技术人员 几乎没有， 因此智能化工作面对今后煤矿的技术人 员业务素质提出了更高的要求。 （ ５）实现综采记忆割煤， 远程干预； 液压支架跟 机作业， 人工远程操控和工作面地质条件、 煤层赋存 结构、 倾角等有极大的关系。记忆割煤对工作面适 应性差， 目前采煤机自身设置仅实现了记忆割煤， 离 智能割煤还有很长的路要走。 ３ 结 论 智能化综采技术在麻家梁矿的实践应用， 有效 （ 下转第２ １ 页） ６ 采矿技术 ２ ０ １ ９，１ ９（１） ChaoXing 了约３ ５％（ 见表２） 。 表２ 主要技术经济指标对比 工艺方案月进尺／ （ｍ／月）单位进尺成本／ （ 元／ｍ） 新工艺６ ０ ３ ５ ７ ０ 原工艺４ ０ ５ ５ ０ ０ 图２ ９ ６ ５中段８ ＃穿脉现状照片 ３ 结 论 通过井巷工程掘支工艺优化研究， 提出了超前 锚杆预支护与预留光爆层二次爆破成巷新工艺。现 场工业试验表明， 采用该新工艺巷道掘进工程质量 良好， 有效保证了井巷工程的稳定与安全， 成巷速度 较原有工艺提高了５ ０％， 单位进尺成本降低了约 ３ ５％。该新工艺有效解决了黄山南铜镍矿化破碎带 中井巷掘进难题， 为生产的顺利进行创造了有利条 件。同时， 研究成果对类似工程的掘进与支护具有 一定的借鉴和指导意义。 参考文献 ［１］阚甲广， 杨 森， 张 农．巷道掘进扰动效应影响因素研究 ［Ｊ］．采矿与安全工程学报，２ ０ １ ４（６） ９ ３ ２－９ ３ ７． ［２］王俊生． 松软破碎岩层巷道的掘进与支护［Ｊ］． 河南理工大学 学报（ 自然科学版） ，２ ０ １ ０（Ｓ １） １ ５ ８－１ ６ ３． ［３］李翕然， 周爱民， 杨耀亮， 等． 松软破碎岩层巷道的掘进与支 护［Ｊ］．黄金， １ ９ ９ ６（６） ４． ［４］陈鹏刚， 庞明海．安徽李楼铁矿巷道掘进联合支护方案［Ｊ］．现 代矿业，２ ０ １ ８（３） ５ ９－６ １． ［５］郝 萤．山西麻家梁矿复杂条件下巷道掘进支护方案［Ｊ］．现 代矿业，２ ０ １ ８（３） ４ ５－４ ８． ［６］王 亮．破碎顶板巷道掘进支护技术研究与应用［Ｊ］．山东煤 炭科技，２ ０ １ ８（４） ２ ９－３ ０． ［７］古德生， 李夕兵， 等． 现代金属矿床开采科学技术［Ｍ］ ． 北京 冶金工业出版社，２ ０ ０ ６． （ 收稿日期 ２ ０ １ ８－０ ９－０ ３） 櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂 （ 上接第６页） 减少了回采工作面作业人数， 提升了工作面安全保 障水平和生产效率， 对综采工作面技术、 人员、 装备 的管理水平大幅提高， 实现了安全高效回采。智能 化综采工作面是今后高产高效矿井的发展方向， 通 过集控中心掌握综放工作面的设备运行工况， 实现 远程控制设备启停， 设备运行参数实时监控上传对 于实现综放工作面无人自动化值守具有重要意义。 参考文献 ［１］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，２ ０ １ ３（１ １）． ［２］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，２ ０ １ ３（１ １）． ［３］郭周克．薄煤层综采自动化配套装备开采技术［Ｊ］．煤炭科学 技术，２ ０ １ ３， ４ １（４） ２ ４－２ ７． ［４］薛振江．浅谈智能化工作面的优势与目前存在的缺陷［Ｊ］．科 技风，２ ０ １ ６（ １ ０） １ １ ９． ［５］王国法， 张德生．煤炭智能化综采技术创新实践与发展展望 ［Ｊ］．中国矿业大学学报，２ ０ １ ８，４ ７（３） ４ ５ ９－４ ６ ７． （ 收稿日期 ２ ０ １ ８－０ ６－２ ９） 作者简介 王 强（１ ９ ９ ２－） ， 男， 山西大同人， 助理工程师， 主 要从事采煤工程、 矿井设计，Ｅｍ ａ ｉ ｌ ０ ０ ０ ４ ５ ６ ５ ７ １＠１ ６ ３．ｃ ｏ ｍ。 １２ 亚呼甫， 等 黄山南铜镍矿井巷工程掘支工艺优化研究 ChaoXing