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42 -江西煤炭科技江西煤炭科技2020年第3期 采煤机智能化控制技术优化 张耀明 （山西焦煤集团岚县正利煤业有限公司，山西 岚县033500 ） 摘 要本文介绍了一种鸡西MG300/730BWD型采煤机的主控系统改造的方法，该方法将采煤机机载惯导系统、智能互感 单元、温度检测单元、智能传感器检测单元及智能遥控接收器采集的数据通过CAN总线，传输至主控模块，并通过机载无线 WiFi将CAN总线数据及机载视频数据传输至采煤机集控中心，经集控中心的采煤机记忆割煤软件、视频监控系统与操作人 员协调配合完成采煤机智能化控制。 关键词采煤机；智能化控制；记忆割煤 中图分类号TD421. 61 ,TD676 文献标识码A 文章编号1006-2572202003-0042-02 Research on Shearer Intelligent Control Technology Zh a n g Ya o min g Zh en g l i Co a l In d ust r y Co ., Lt d ., Sh a n xi Co k in g Co a l Gr o up Co ., Lt d ., La n xia n , Sh a n xi 033500 Abstract Th e pa per in t r o d uc es t h e ma in c o n t r o l syst em t r a n sfo r ma t io n o n MG300/730BWD -t yped sh ea r er , in wh ic h d a t a c o l l ec t ed fr o m a ir bo r n e in er t ia l n a v ig a t io n syst em, in t el l ig en t mut ua l in d uc t a n c e un it , t emper a t ur e d et ec t in g un it in t el l ig en t sen so r d et ec t io n un it a n d in t el l ig en t r emo t e c o n t r o l r ec eiv er c a n be t r a n sfer r ed t o t h e ma in c o n t r o l mo d ul e t h r o ug h t h e CAN bus, a n d CAN bus d a t a a n d a ir bo r n e v id eo d a t a t o sh ea r er c en t r a l ized c o n t r o l c en t er t h r o ug h t h e a ir bo r n e wir el ess WiFi t o r ea l ize t h e in t el l ig en t c o n t r o l t h r o ug h t h e c o o r d in a t io n o f memo r y c o a l -c ut t in g so ft wa r e, v id eo mo n it o r in g syst em a n d o per a t o r s. Key words win n in g ma c h in e; in t el l ig en t c o n t r o l ; memo r y c ut t in g c o a l 我国煤炭资源储量丰富，年开采量多年位居世 界第一。随着科学技术的发展，煤矿的智能化开采 已经成为了现阶段的主流方向。采煤机作为矿井开 采的重要机械设备，其智能化开采是煤矿智能化的 关键。只有实现采煤机的智能化开采，才能实现综 采工作面的智能化。智能化开采对采煤机要求是可 以随着煤层的赋存条件及开采的状态达到自动调 节的目的。在采煤机智能开采的技术中，状态感知 及智能控制是其核心的技术。此前众多学者对采煤 机的智能化开采做出过一定的研究。刘文科［1］对采 煤机的智能化控制系统做出一定的介绍，分析了采 煤机智能化控制系统可实现的功能，以此为基础对 采煤机的智能化控制进行了研究。为实现综采面智 能化做出一定的贡献。符如康⑵在结合前人的研究 基础上分析了采煤机的智能化感知及控制技术的 核心问题，给出了智能化感知及控制技术突破方 向。同时引入实时三维的GIS导航技术对其进行优 化研究。葛世荣［3］研究了采煤机的智能感知、控制、 截割、可视化监控等，实现了采煤机无人操作及远 程监控。为建设智能化综采工作面打下重要基础。 邱锦波⑷对比国内采煤机的智能化技术和国外技术 之间的差距，给出了采煤机的自动化智能化发展的 方向。为我国矿井智能化提供了一定的方向。本文 在采煤机智能化的需求基础上，对采煤机的智能化 控制、智能化截割及智能化感知进行了深层次的研 究，实现了山西焦煤正利矿14-1106综采工作面的 无人化。 1采煤机智能控制系统设计 山西焦煤集团岚县正利煤业有限公司14-1106 工作面所采用的采煤机为鸡西MG300/730BWD型 采煤机，其是通过KTC101Z型顺槽控制台来控制组 2020年第3期江西煤炭科技江西煤炭科技・43・ 合开关进行上电和断电控制,其它的控制通过本地 控制或者采煤机专用遥控器控制，采煤机机身上有 一个监测计算机,用于监测采煤机的运行状态和查 询信息。但不具备记忆截割、状态监测和无线通讯 等自动化的要求,且采煤机定位精度不高,要实现 采煤机自主割煤技术,需要对现有采煤机进行智能 控制改造。根据智能化工作面建设的实际需要,对 采煤机主控系统进行改造,使惯导系统、智能互感 单元、温度检测单元、智能传感器检测单元及智能 遥控接收器采集的数据通过CAN总线,传输至主控 模块,并通过机载无线WiFi将CAN总线数据及机载 视频数据传输至采煤机集控中心,经集控中心采煤 机记忆割煤软件、视频监控系统与操作人员协调配 合完成采煤机智能化控制，并实现采煤机牵引速度 智能控制和采煤机滚筒高度智能控制⑸。采煤机主 控系统数据传输见图1,惯导装置及主要智能传感 器在采煤机上的位置分布见图2。 机载 * WiFi采机集控中心 视频 I I 图2智能传感器位置布置 图1中采煤机主控系统进行改造过程中所涉 及的主要单元及模块的功能如下 惯导系统（INS）是一种不依赖于任何外部信 息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统,具有 隐蔽性好,可在空中、地面、水下等各种复杂环境下 工作的特点。它是一种无框架系统,由三个速率陀 螺、三个线加速度计和微型计算机组成,通过测量 采煤机在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积 分,之后将其变换到导航坐标系,得到在导航坐标 系中的速度、偏航角和位置信息等,从而实现井下 煤矿采煤机的航向变化及姿态测量。在回采过程 中,通过不断的与初始航向角进行比较,实时调整 采煤机的运行姿态，并配合液压支架精细推拉管理 系统,实现综采工作面三直两平的管理,同时防止 刮板运输机发生大的窜头窜尾现象⑹。 智能互感单元主要是用于检测左右截割电机、 左右牵引变压器、油泵电机的三相电流，通过CAN 总线送到主控模块,实现电机的短路、过载、超温、 缺相等保护。 温度检测模块主要是用于检测左右截割电机 温度、左右牵引电机温度、牵引变压器温度、油泵电 机温度、左右牵引电机高速轴温度,并将其传输至 主控模块,用于温度显示及保护。 智能传感器模块用于采集采煤机内/外部开 关量、模拟量及高速脉冲信号,通过CAN总线送至 主控模块,并接受集控中心输出的指令,实现与之 相接设备的控制,对其进行保护。例如惯导系统、振 动传感器、倾角传感器、D齿轮传感器、油压传感器、 油位传感器、机载瓦检仪等。 智能遥控接收器为无线遥控系统,可实现对采 煤机的滚筒升降、牵引启停、系统急停、启停油泵电 机及启停截割电机、显示屏翻页、参数设置、故障屏 蔽等操作⑺。 2采煤机智能控制系统改造效果 通过对采煤机主控系统进行改造后,实现采煤 机记忆割煤。记忆截割有两个过程,第一个过程先 进行学习方式,即由采煤机司机根据工作面煤层高 低起伏条件,割示范刀,控制系统将采煤机截割过 程的采煤机位置、姿态、滚筒位置、牵引方向,牵引 速度、电流、运行等信息存入计算机。第二个过程进 入记忆截割模式后,采煤机运行动作和指令再现示 范模式存入的运行信息,根据记忆的信息自动调节 采煤机割煤高度和运行速度等。如煤层条件发生较 大的变化，则由采煤机司机手动操作割煤（作为采 煤机位置程序的微调）并自动记忆调整过的工作参 数,作为以后采煤机切割时滚筒调高的参数。采煤 机将在司机最小限度的干预下自动运行。记忆截割 软件模块将液压支架姿态、刮板运输机姿态、采煤 机姿态、当前工艺段区间设定值联合运算，将计算 所得目标值通过顺槽终端下发到采煤机,配合视频 监控及人工 手 动 干预手段 , 进行采煤机滚筒高度 、 牵引速度、方向的智能调节控制。 3效果分析及建议 经多次现场试验,改造后的智能化采煤机系统 将14-1106综采工作面的工作人员由17人减少至 8人,人工效率提高190.7 ,单循 （下转47页） 2020年第3期江西煤炭科技江西煤炭科技-47 - 4.2煤层气资源潜力 为了更好研究桃水矿区煤层气资源潜力,将其 主要煤层气地质参数与邵阳短陂桥矿区进行对比, 后者初步取得了稳定的工业气流。对比结果表明, 在构造、埋深、变质程度、储层压力梯度四个方面, 桃水矿区与短陂桥矿区相当；在含气量、资源量、资 源丰度、储层压力梯度四个方面,桃水矿区差于短 陂桥矿区；而煤层累计厚度、渗透率方面，桃水矿区 优于短陂桥矿区,尤其是渗透率,远远优于短陂桥 矿区〔讥综上认为，桃水矿区具有一定的煤层气资源 潜力，有必要进行小规模煤层气先导性试验。 表表5煤层气地质条件对比冏煤层气地质条件对比冏 5结语 对比内容短陂桥矿区桃水矿区 构造简单-中等简单-中等 变质程度无烟煤无烟煤 埋深/m1000114. 58〜13.46 地质气资源量/108 m317. 06.98 资源丰度/108 m3/k m20. 680.60 1桃水矿区2、4煤层为主采煤层,平均厚度分 别为1. 56 m、1. 72 m,累计厚度3. 28 m。 2 桃水矿区2、4煤层含气量为4. 58〜13. 34 m3/t, 含气量较高，主要控制因素为埋深、断层构造与煤 的显微组分。 3 煤体结构较破碎,煤储层孔隙度大,渗透率 高，含气饱和度低，压力适中，为中高渗透性常压储 层。 4 预测地质资源量6 . 98X 108 m3,可采资源量 3. 30X 108 m3,对比邵阳短陂桥矿区，桃水矿区具有 一定的煤层气资源前景。 参考文献参考文献 [1] 宋元明，黄盛初，李荣欣.湖南省煤层气开发现状、问题 与对策[J].中国煤炭,2009,35115-947. 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