综采智能化工作面开采关键技术研究.pdf

科学技术创新 2020.22 综采智能化工作面开采关键技术研究 樊亚辉 （郑州煤炭工业 （集团） 有限责任公司， 河南 郑州452371） 进入深部开采已经成为了必然趋势， 在深部开采过程中， 对于 各项开采技术提出了更高的要求，传统的开采工艺和方式在很多 方面已经表现出较强的不适应性，而通过当前部分矿井使用的智 能化工作面开采技术来看， 整体取得了较好的开采效果。因此， 对 综采智能化工作面开采关键技术进行分析有着较为关键的作用。 1 综采智能化工作面开采关键技术特征 首先， 液压支架智能化控制， 形成移架状态自动决策控制、 超 前压力预报、 耦合系统监控、 记忆时序控制、 喷雾降尘自动化等。其 次， 智能化控制采煤机， 主要表现为采煤机位置精准定位、 自动规 划运行轨迹、 滚筒高度自动化调节、 自动化防碰撞、 故障事故自动 化诊断等， 同时， 根据工作面的具体产量， 运输机的工作负载、 工作 面地质环境等方面的因素，实现对综采智能化工作面的全面智能 化控制。最后， 工作运输设备实现负载、 启动及运行状态的智能化 监控， 机尾可达到自动张紧的效果， 各种类型的运行参数均可实现 自动化控制。 2 薄煤层综采智能化工作面开采关键技术要点 在薄煤层使用综采智能化技术时， 应当以各综采设备、 采煤工 艺之间的逻辑关系作为根本， 将采煤机可视化远程监控、 液压支架 自动跟机移架、 采煤机记忆截隔等作为基础条件， 设定自动化控制 系统， 系统主要包含有层级控制、 感知控制等， 构建多层次控制系 统构架，主要包含有地面综合调度中心、工作面巷道集中控制中 心、 工作面内集中控制中心等， 开采远程操控平台， 形成薄煤层综 采各环节流程的智能化控制。具体关键技术要点如下 2.1 液压支架跟机自动化控制。 将红外线接受与发射装置安装 在工作面支架、 采煤机上， 达到采煤机定位、 支架液压等智能化控 制， 同时， 转载机实现自动化推进、 端头对浮煤进行自动化清理， 推 动薄煤层工作面实现自动连续生产的效果。 2.2 远程干预采煤机及记忆割煤。 以示范刀上所记录的滚筒运 行高度轨迹、 滚筒姿态参数、 工作面参数等作为基础， 开展智能化 运算， 构建成记忆截隔模板的方式， 在自动化截隔过程中对误差进 行不断修正， 实现采煤机加减速、 调高及卧底的自动化控制， 井下 技术人员可在回采巷道位置对采煤机实现远程干预。 2.3 煤流系统设备自动化控制。 首先， 刮板运输机顺序启停。 通 过集成控制转载机、 破碎机、 刮板运输机等， 对整个运输系统实现 集中控制， 按照具体的设定要求开展顺序启停， 达到顺煤流的情况 下停止、 逆煤流的情况下启动的要求。其次， 构建煤流平衡系统， 将 煤流系统负载作为基本的依据，形成采煤运输机系统电机电流信 号为基础， 开采设定出运输机、 支架及采煤机智能化决策联动、 动 态分析控制软件， 实现对煤流系统的有效平衡， 防止出现采煤量过 大超过运输机运载能力等问题。 2.4 超前支护及巷道设备远程遥控。以端头支架作为基础， 构 建出邻架控制命令， 启动转载机控制器， 准备阶段操作有效控制， 控制器发出声光报警， 在端头支架完成转载机控制器执行、 推溜等 操作， 实现转载机自动移动的功能。将超前支架电液控制系统作为 根本， 形成实现超前支护的远程操控， 达到快速移架的效果。 2.5 泵站系统远程控制。以网络传输技术、 系统平台等作为基 础， 形成智能化供液控制系统， 推动实现根据需求进行液压的控制 和一体化联动控制， 电磁卸荷、 智能变频联动控制， 特别是将薄煤 层工作面存在的变流量恒压供液的难题较好解决，构建出多级过 滤体系， 形成清洁度较高的供液保障机制， 保证工作面液压系统实 现高质量的用液安全性。 2.6 构建出无盲区视频系统。 在运输机机尾、 采煤机、 转载机机 头、 远程配液点及设备列车等位置， 安装矿用高清云摄像头， 按照 两组支架配备一个摄像仪的方式， 在支架顶梁上安装到位， 实现对 采煤机的智能化跟踪， 采煤机在割煤过程中， 可实现视频拼接、 跟 机推送等智能化，工作人员可通过视频实现指挥操控的“身临其 境” 的效果。 3 大采高综采智能化工作面开采关键技术要点 3.1 围岩和液压支架耦合控制。在深部支护的过程中， 大量实 践表明， 传统的支护方式在很多方面已经表现出较强的不适应性， 全面注重支护方式的耦合程度是必然，特别是在大采高开采过程 中， 智能化开采技术在进行支护时， 应当充分考虑开采技术的耦合 程度。 以深部巷道耦合支护技术为基础， 设定出超高煤壁稳定性控 制方法与参数设定方法， 形成大采高液压支架结构， 将感知系统反 馈得到的信息作为基础， 形成三级联动护帮智能化控制、 防倾斜控 制、 初撑力自动补偿、 千斤顶自动化调节等， 实现自动序列化操作、 围岩耦合控制等，较好提升大采高综采开采过程中各个系统对地 质条件的适应性， 全面增强系统整体稳定性， 推动围岩稳定性与液 压支架稳定性的相互耦合。 3.2 工作面端头大梯度过度配套技术。 针对大采高工作面开采 实际情况， 设计 “大梯度小台阶” 短缓过度配套方式， 见图1所示。 选择使用这种方式，可实现上下两个端头、工作面中部等直接过 度， 对设备参数、 采煤工艺等进行优化， 对控制逻辑进行简化， 推动 煤炭综采智能化成套化发展。 3.3 大采高主动感知防碰撞技术。 将防碰撞系统安装到大采高 采煤机上， 借助雷达探测装置， 推动实现采煤机控制系 摘要 随着煤炭行业转型升级的发展， 在各种互联网技术、 信息技术等支撑下， 综采技术相对于先前有了较大的提升， 从综 采智能化工作面开采关键技术特征分析入手， 研究了薄煤层综采智能化工作面、 大采高综采智能化工作面开采关键技术要点， 并 针对性提出了综采智能化工作面开采过程中常见问题及对策。 关键词 综采智能化； 工作面开采； 关键技术； 研究 中图分类号 TD823.97文献标识码A文章编号2096-4390（2020）22-0156-02 作者简介 樊亚辉 （1981-） ， 男， 汉族， 河南舞阳县， 本科， 毕业于河南理工大学电气工程系自动化专业， 研究方向 矿井建设， 矿 山机电， 机电工程师。 （转下页） 156-- 2020.22 科学技术创新 统将视听警报信号的率先发出，形成大采高综采的安全控制的主 动化。 “大梯度小台阶” 短缓过度配套方式 3.4 大运量智能刮板运输机。随着开采高度的增加， 综采工作 面切割煤炭资源的数量也在增加，对于运输机的运输能力等方面 提出了更高的要求， 因此， 在大采高综采的过程中， 选择使用大运 量智能刮板运输机的方式， 可较好提升开采的实效。这种大运量智 能刮板运输机具有多机双向协调、 分级调速等功能， 将激光扫描煤 量自动监测装置， 在出现了断链或者松链事故之后， 系统可实现自 动化保护的效果， 同时， 借助使用 “工作参数 - 时间” 等为基础的状 态数据库， 可形成设备维护系统、 专家诊断系统的智能化。 3.5 工作面智能化控制系统集成配套。将运输机、 支架及采煤 机等作为基础， 形成单机自动化控制系统， 借助工业以太网形成单 机设备信息智能化上传， 在地面调度中心、 两巷道顺槽监控中心等 对工作面设备进行远程控制， 实现地面一键启停控制， 选择使用这 种系统集成配套的方式， 工作面自动化生产提升明显， 也在很大程 度上降低了工作面一线操控工作的工作量。 4 综采智能化工作面开采过程中常见问题及对策 首先，在综采智能化开采过程中出现了工作面矿压增加的问 题，同时对于支护强度及各种类型的安全阀的要求相对较高， 同 时， 工作面网络数据应当及时进行反馈与传输。针对这种问题将千 兆以太网传输技术应用到其中， 满足各种类型的大数据传输需求。 全面强化对各种类型支护的强化，确保能够提供出足够的支撑压 力。其次，考虑到综采智能化对技术人员总体水平要求较高的实 际，全面增加对技术人员的培训，打造出一支过硬的操控技术队 伍， 对于综采智能化工作面高质高效的开展工作是非常关键的。 5 结论 综合智能化开采是当前煤矿井下优先选择的开采方式，符合 国家和省有关部门煤矿减人提效及信息化、智能化建设改造工作 进行总体部署， 在综采过程中， 解决了薄煤层、 大采高综采智能化 技术问题， 同时减少了下井人员， 提高了安全保障水平， 整个综采 工作必然相对于先前有较大的提升，但是从当前综采智能化情况 来看， 在一些方面仍旧存在着明显的短板和弱项， 主要是智能化设 备的全面推广应用受制于现场装备水平， 安装的设备种类繁杂， 设 备更新改造工作量大， 不同厂家设备匹配困难； 智能化工作开展受 制于维护和管理人员的业务技术素质，技术人才培养储备难度较 大，特别是基层单位智能化控制系统运维专业技术人员偏少等问 题。因此， 下一步急需煤矿企业全面认识到综采智能化开采的必然 性与重要性， 充分结合本矿井地质情况、 综采智能化开采技术、 人 员配备等多个方面， 采取针对性的措施， 全面提升综采智能化技术 开采水平。 参考文献 [1]王峰.基于透明工作面的智能化开采概念、 实现路径及关键技术 [J].工矿自动化. 水文地质资料对煤矿防治水工作的重要性分析 王 磊 （黑龙江省生态地质调查研究总院， 黑龙江 哈尔滨150027） 1 煤矿防治水工作概述 为了全面保障煤矿开采作业的效率及安全， 按照煤矿防治 水工作的开展顺序分别阐述各阶段的关键性作业内容及操作 注意事项。 1.1 调查勘探 在煤矿正式开采之前要提前做好施工安全准备工作， 而其 中的重点之一就是煤矿防水工作。施工前期准备阶段应通过实 地勘察深入了解周边的地质环境， 通过观测矿井的水文基本情 况综合分析在开发生产阶段可能出现的各种潜在安全影响因 素。通过周期性的观测确定地下水水位的变化规律并给出详细 的数据分析报告， 围绕治水工作展开一系列保障措施。为施工 过程的安全提供数据和技术支持。另外， 还需要根据提前制定 的生产周期与进度安排对于水情水害等进行观测基础上的预 报， 必要时可制定完备的应急预案。 1.2 建立防排水体系 为了更加有效地抵御煤矿透水漏水等事故的发生， 应根据 煤矿开采的工作实际需要和煤矿所在地周边地质环境的实际 会水情况做出符合实际施工要求的防排水体系。根据周边水利 工程和矿井自身的最大输出能力进行水利模型的推算。并结合 详细的调查数据， 模拟各类气象条件下的水位变化情况。为了 保证数据的真实准确， 可结合当地气象水文部门所出具的洪水 位资料和降水量的周期变化情况数据， 根据矿井的规 摘要 在工业技术及水平快速发展的今天， 各类先进的生产技术及装备对各行业的生产制造过程带来了显著改变。在煤矿 开采领域， 井下施工期间的防治水工程质量及效果对于施工安全及生产效率有着重要影响。针对煤矿防治水工作的核心内容及 煤矿所在地水文地质资料的综合应用方式展开深入研究与探讨。围绕煤矿防治水工作开展环节中的重要节点及水文地质工作的 开展流程提出规范化的管理机制和科学勘探办法。帮助煤矿排水系统强化运行效率和稳定性， 进而对矿井防治水工程的应用效 果提高带来帮助。 关键词 水文地质； 环境资料； 煤矿生产； 防治水 中图分类号 TD745文献标识码A文章编号2096-4390（2020）22-0157-02 （转下页） 157--