综采自动化控制系统在阳煤集团新大地公司15305综采工作面的应用.pdf

总第209期 2020年第9期 机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Total 209 No.9, 2020 实践与应用 D0110.16525/l4-1134/th.2020.09.081 综采自动化控制系统在阳煤集团新大地公司15305综 采工作面的应用 季天云 阳 泉 煤 业 集 团）和 顺 新 大 地 煤 业 有 限 公 司 ，山西晋中032700 摘 要 针对综采自动化系统在阳泉煤业（ 集团） 和顺新大地煤业有限公司15305综采工作面的试验情况， 介绍 了阳煤集团新大地公司15305综采工作面的概况和主要设备选型， 分析了该系统的系统架构和实现的功能。实 践表明， 该系统的应用提升了新大地公司的综采自动化水平， 提高了新大地公司的生产效率， 同 时 能 将15305 综采工作面的各类信息快速地传输到地面调度指挥中心，为新大地公司的生产管理及安全高产高效矿井的建 设提供了便利， 值得在今后的综采工作面中进一步推广应用。 关键词 综 采 自 动 化 综 采 工 作 面 应 用 中图分类号TD823.97 文献标识码A 文章编号 1003-773X202009-0193-03 1 15305综采工作面概况 1 . 1 工作面主要技术参数 15305综采工作面走向长为1 107 m,倾向长为 190 m,煤层厚度为5.00 5.80 m， 厚度为5.38 m,开 采储量为1 425 785 t;煤层倾角为1 8 ,平均倾 角为5 ;工作面为15号煤一次采全高大采高工作 面，采用走向长壁后退式综合机械化一次采全高综 采自动化采煤方法，采用全部垮落法管理顶板和处 理采空区；工作面沿煤层顶底板推进，平均采高为 5.38 m,循环进度为0.865 m。 1 . 2 巷道布置及断面特征 15305综采工作面采用一进一回开切巷 低位 岩石抽采巷 走向高抽巷的方式布置。其中进风顺 槽断面为5.2 m x 4.2 m、 回风顺槽断面为5.2 mx 3.8 m、 切巷断面为9.5m x 4.2m,沿 15号煤煤层顶板布置； 低位岩石抽采巷巷道底板位于15号煤层顶板上方 约 5 m,水平距离回风顺槽34 m;走向高抽巷沿11 号煤层顶板布置， 水平距离回风顺槽65 m。 15305综 采工作面巷道布置图如图1所示。 1.3 15305综采工作面设备选型 15305综采工作面为大采高一次采全高工作 面 ，设 备 主 要 包 括MG750/1900-GWD型采煤机、 ZY12000/27/62D 型电液控支架、SGZ1250/2000 型刮 板输送机、SZZ1350/525型转载机、PLM4000型破碎 机 、 超前支架、 带式输送机、 泵站、 供电设备、 单机控 制设备和自动化控制设备等，其主要设备配备情况 如 表 1 所示。 收稿日期2020-04-13 作者简介季天云（1989 ） ， 男， 山西繁峙人， 大专， 毕业于阳泉 职业技术学院， 助理工程师， 从事技术管理工作。 15305综 采 工 作 面 巷 道 布 置 图 15305进 风 顺 槽 3 泡 15305综 采 工 作 面 15305高 抽 巷 15305仳 位 宕 亡 抽 米 巷 H 15305回 风 顺 槽 U D 图 1 15305综采工作面巷道布置图 表 1 15305综采工作面设备配备情况 设 备 名 称型号数量 采 煤 机 / 台MG750/1900-GWD1 中 间 架 /架ZY12000/27/62D103 端 头 架 /架ZYD12000/26/56D3 过 渡 架 /架ZYG12000/27/62D6 进 风 超 前 支 架 /组ZQL2 x 3650/29/504 回 风 超 前 支 架/组ZCZ10000/26/453 刮 板 输 送 机 /部SGZ1250/20001 转 载 机/部SZZ1350/5251 破 碎 机/部PLM40001 自 移 机 尾/部6ZZFI1 乳 化 液 泵 站BRW630/37.53泵2箱 喷 雾 泵 站BPW320/10M2泵1箱 支 架 电 液 控 制 系 统/套SAC系统1 变 频 器/台BPJV3-3 x 1600/3.31 回 液 反 冲 过 滤 站/台GJF2000/3.2/401 高 压 反 冲 过 滤 站/台GL2000/37.5/251 带 式 输 送 机/部DSJ120/150/2x3151 2 15305工作面综采成套装备自动化控制系统结构 综采成套装备智能系统是由采煤机自动控制系 统 、 液压支架自动控制系统、 三机刮板输送机、 转载 194. 宁几械管理幵发 jxglkfbjb 第 3 5 卷 机 、 破碎机） 自动控制系统、 自动供液系统、 工作面视 频监控系统和工作面信息传输及自动化控制平台系 统组成， 见图2。 图2 15305综采工作面综采成套装备自动化控制系统总体 结构示意图 综采成套装备自动化控制系统的特点是将整个 工作面设备作为一个出煤系统进行设计，系统内部 各设备相互配合、 相互作用， 共同实现综采工作面的 破煤、 落煤、 装煤、 运煤等生产过程。 3 15305综采工作面自动化控制系统应用情况 3 . 1 采煤机位置监测系统 新大地公司15305综采工作面通过在采煤机安 装信号接收器，工作面液压支架安装红外发射器来 实现采煤机的实时位置监测。 采煤机位置监测系统需要掌握采煤机位置有关 信息才能正常工作。采煤机位置是液压支架电液控 制系统实现跟机自动化控制的依据，采煤机位置检 测系统的准确性和可靠性是实现工作面自动化的基 础。 工作面自动化需要采煤机实现与液压支架、 刮板 输送机、 转载机、 破碎机自动协调运行。通过采用红 外发射器进行定位， 将采煤机行走位置、 行走速度信 息实时传输到液压支架电液控制系统，实现自动跟 机推移刮板输送机并移架；利用支架电液控制系统 输出的推移刮板输送机与移架速度与工作状态信 息， 自动实现采煤机的行走速度与位置控制[ 1 ] 。 3 . 2 液压支架跟机自动化 根据采煤机位置， 按照跟机自动化对于液压支架 的要求， 将岗位作业人员在不同情况中的具体操作动 作形成标准化流程， 编制跟机自动化参数实现对支架 的自动化控制;依据液压支架压力传感器、 行程传感 器配合工作面视频监控系统， 实现了液压支架跟机自 动喷雾、 跟机收伸支架护帮板、 跟机收伸支架顶梁、 跟 机移架、 跟机推移刮板输送机等功能。通过不断完善 跟机技术参数,实现了液压支架自动跟机。 3 . 3 三机集中自动化控制 在 15305综采工作面进风顺槽监控中心实现了 工作面刮板输送机、转载机、破碎机集中自动化控 制 ， 实现了工作面刮板输送机、 转载机、 破碎机集中 启停控制， 单机启停控制， 工作面设备急停闭锁。 3 . 4 工作面视频监控与语音通讯 在工作面每10架液压支架顶梁上安装1 台矿 用本质安全型视频摄像仪。每台摄像仪的视频数据 经过工作面信号转换器进行信号转换后传输至 15305综采工作面进风顺槽监控中心，监控中心主 机通过矿井自动化网络将监控视频数据传输至地面 调度指挥中心。视频监控系统通过切换视频摄像仪 信号实时获取综采工作面采煤机运行位置、方向及 工作面实时生产情况。 在工作面每10架液压支架控制器上方安装1 台矿用本质安全型语音通讯设备。实现了工作面与 各设备及进风顺槽监控中心的实时语音通讯,方便， 作业人员间的相互沟通及紧急情况下的语音预警， 提高了工作效率。 3 . 5 工作面液压支架实时矿压监测系统 15305综采工作面安装期间为工作面每架液压 支架立柱配套安装1 个液压支架压力传感器，便于 实时采集每架液压支架的矿压数据，液压支架压力 传感器将实时矿压数据传输至液压支架控制器， 为 现场作业人员操作液压支架提供数据指导。液压支 架矿压数据经由工作面信号转换器将工作面实时矿 压数据传输至进风顺槽监控中心主机后通过矿井自 动化网络将矿压数据传输至公司地面调度指挥中心 服务器进行记录、 存储。 利用矿压分析软件将矿压数 据进行分析后生成矿压分析报告。 通过矿压分析报告，对工作面回采过程中的矿 压显现规律进行总结分析，为下一周期工作面的顶 板管理及工作面回采过程中的推进速度进行指导。 4自动化控制系统的改善措施 通过自动化控制系统在阳煤集团新大地公司 15305综采工作面的应用，发现仍然有许多问题制 约着自动化控制系统在煤矿井下综采工作面的全面 推广，只有不断完善影响自动化控制系统的各个环 节 ， 才能使自动化控制系统发挥其更大的作用。 应用 中主要发现有如下几个方面需要完善 1乳化液泵站的输出压力及流量。乳化液泵站 输出压力的稳定性、 持续性， 输出流量是否充足是制 约液压支架跟机自动化运行是否顺畅，能否实现液 压支架跟机自动化的重要因素。乳化液泵站输出压 力不够、 流量不足， 会导致液压支架反应时间过长、 动作缓慢， 从而影响跟机自动化进程， 甚至造成整个 工艺流程混乱， 致使跟机自动化无法实现。 这就需要 注重日常的乳化液泵站、 乳化液管路、 液压支架的维 护保养， 设备配件、 管路的各类技术指标满足技术要 2020年第9期季天云综采自动化控制系统在阳煤集团新大地公司15305综采工作面的应用 195- 求。只有设备运行良好， 各类配件、 管路及辅助设施 满足设备运行要求，才能确保乳化液泵站输出压力 及流量满足液压支架跟机自动化的要求，才能更好 地发挥综采自动化系统功效， 更好地服务生产[ 2 ] 。 2自动化信号传输的稳定性、 实时性。 信号能否 实时、有效地在设备与设备控制器及顺槽监控中心 之间进行传输也是影响自动化能否最终实现的重要 因素。 在应用中仍需不断完善信号传输的各个环节。 5结论结论 通过实践证明，综采自动化控制系统在阳煤集 团新大地公司15305综采工作面的应用，实现了综 采工作面的跟机自动化、 矿压在线监测及视频监控， 提高了工作面的生产效率及安全性，为加强现场管 理提供了科学依据[M]。通过不断完善各个环节， 自 动化控制系统会越来越成熟， 作用会越来越大， 值得 进行推广应用。 参考文献 [1 ]崔建军.高瓦斯复杂地质条件煤矿智能化开采[M].北京 中国矿 业大学出版社,2018208-213. [ 2 ] 牛剑峰.综采液压支架跟机自动化智能智能化控制系统研究 [J].煤炭科学技术,20丨5,43 12 86. [ 3 ] 黄曾华.综采工作面自动化控制系统在王坡煤矿的应用[J].煤 矿开采,2013,18453. [ 4 ] 管俊才.新元公司3205综采工作面自动化系统的研究与应用 [J].煤矿现代化,20143 118. 编 辑 起 精 ） Application of Fully-mechanized Mining Automation Testing System in 15305 Fully-mechanized Working Face Ji Tianyun Heshun Xindadi Coal Industry Co.,Ltd., Jinzhong Shanxi 032700 Abstract Based on the test of fully mechanized coal mining automation system in 15305 fully mechanized coal mining face, the general situation and main equipment selection of the fully mechanized coal mining face ire introduced, and the system structure and realization function of the system are analyzed. The practice shows that the application of this technology can improve the automation level of fully mechanized mining and improve the production efficiency of the company. At the same time, it can transmit all kinds of ination of the 15305 fully mechanized mining face to the ground dispatching command center quickly, so as to improve the production management of the company and the construction of safe, high-yield and high-efficiency mines for convenience, it is worth further popularizing and applying in future fully mechanized mining face. Key words fully mechanized mining automation; fully mechanized mining face; application 上 接 第192页 ） [ 2 ] 郭志飚， 王炯， 张跃林， 等.清水矿深部软岩巷道破坏机理及 恒阻大变形控制对策[J].采矿与安全工程学报，20146 945-949. [ 3 ] 张红军， 李海燕， 张太平， 等.深部软岩巷道高预应力增阻大变 形锚杆研究及工程应用[J].煤炭学报,2019,442 65-74. [ 4 ] 张国锋， 解毅,许丽莹.软岩巷道钢桁架力学性能试验及支护研 究[J].采矿与安全工程学报,2016,334 649-654. [ 5 ] 李晨， 何满潮,宫伟力.不同冲击速率下恒阻大变形锚杆动力学 特性分析[J].煤炭科学技术,2015,439 53-58. 编 辑 赵 婧 ） Application of Constant Resistance and Large Deation Bolt Support Technology Guo Shuming Guandi Mine, Shanxi Coking Coal Group, Taiyuan Shanxi 030024 Abstract In view of the problems of poor supporting effect and serious deation of deep coal face, based on the analysis of geological hydrology and roof and floor condition of a coal mine, the problems and causes of common bolt support scheme are analyzed, and the constant resistance large deation bolt is applied to the coal mine, and the effect of evergrande deation bolt support is monitored. Key words deep coal seam; supporting effect; stress value; deation quantity