综放工作面智能化生产系统在鲍店煤矿的常态化应用

李永明

【摘  要】为认真落实国家煤监局“一优三减”工作部署，根据山东煤矿安监局、山东省能源局关于加快推进冲击地压矿井智能化工作的通知要求，鲍店煤矿积极推进智能开采示范化工作面建设，在7302综放工作面推广使用国内外先进的采煤智能化技术与控制装备，2019年4月30日开始进行调试生产，各项智能化功能均达到技术标准要求，可实现液压支架中部自动跟机、采煤机记忆截割、工作面自动找直、设备远程集控等功能，最大限度减少现场作业人员，提高了矿井安全保障水平。

【关键词】智能化;综放工作面;自动跟机;记忆截割;远程集控

中图分类号：TD823     文献标志码：A

0  背景

鲍店煤矿地处中国文化圣地——孔孟之乡，井田走向长7.2km，倾斜宽5km，面积37km，处于兖州煤田中部，于1986年6月10日建成投产，是我国自行设计施工的大型现代化矿井。“大众创新、全员创效”，一直以来是兖州煤业股份有限公司鲍店煤矿的亮点，2019年借国家煤监局“一优三减”工作部署及山东煤矿安监局、山东省能源局关于加快推进冲击地压矿井智能化工作的要求，鲍店煤矿积极推进智能开采示范化工作面建设，成功在7302综放工作面推广使用国内外先进的采煤智能化技术与控制装备，并保持常态化应用。

1  工作面概况

7302综放工作面为七采区首采工作面，开采煤层为山西组3煤，平均煤厚9.04m，采高3.5m，采放比1：1.57，煤层倾角平均8;工作面长度287m，推进长度2132m，储量718.9万吨。为最大限度回收煤炭资源，工作面初期设计为扇形旋转开采，其中辅运顺槽超前胶带顺槽167m，胶带顺槽与切眼夹角126，可以多回收煤炭资源29万吨。7302综放工作面于5月24日正式开始调试生产，6月18日顺利完成旋转开采，同时该工作面也正式进入全面智能化的常态应用阶段，日产高达2.2万吨。

2  智能化生产系统

7302智能化综放工作面由集控中心、支架电液控、智能煤机、智能三机、智能泵站、视频监控、千兆网络和智能手持终端等系统组成，形成了“以工作面自动控制为主，人工干预控制为辅”的智能化生产新模式。

（一）集控中心。集控中心是智能化工作面的控制核心，主要由防爆计算机、硬盘刻录机、环网交换机、三机控制主机和操作台等设备组成，通过通讯控制、以太网、视频、液压等技术，将工作面三机、采煤机、泵站等设备有机融合，对工作面各设备进行实时监测分析，实现远程或就地启停控制、视频监控、语音通话等功能。通过千兆网络与地面调度台集控中心通讯，经井下授权，实现地面远程操作。目前，各项功能已全部完善，实现了地面一键启停、设备远程监控。

（二）支架电液控系统。液压支架装备了天津华宁电液控制系统，该系统由支架控制器、隔爆电源箱、电液换向阀、电磁阀驱动器、传感器、遥控器等设备组成，能够实现邻架控制、成组控制、自动跟机、遥控控制、急停闭锁、故障显示报警等功能。采用四路电源供电、有线+无线“双总线”设计，可实现无线通讯和跳架传输，系统运行更加稳定可靠。装备压力、行程、倾角、红外等传感器，为自动化控制提供有力保障。系统配备全功能遥控器，通过红外+无线双重通讯实现精确对码和遥控控制，一次对码即可操作工作面所有支架，操作更加灵活、快捷。目前，系统整体运行正常，可靠性较强，8月份有效自动跟机率均在80%以上。

（三）智能煤机系统。智能煤机由煤机传感器系统、自由工艺段记忆截割系统、LASC惯性导航系统、基于动力载波调制通信的煤机数据上传与远程控制系统、互联网煤机远程诊断与服务系统组成，实现煤机实时状态监测、故障诊断、记忆截割、煤机定位与姿态监测、远程控制、远程参数修改与程序更新、工作面自动找直等功能。目前，采煤机记忆截割及惯导系统均正常使用，回采期间，采煤机司机通过遥控器参数设定完成煤机的记忆截割，特殊区域只需1名煤机司机进行自学习的人工干预即可。

（四）智能泵站系统。系统配置630L/min大流量乳化液泵、20吨/时水质净化设备、电控反冲洗过滤器以及变频驱动，可以实现液压系统远距离恒压供液、自动清洁，确保了电液控系统安全、稳定、可靠运行。国内首家应用采区集中供液泵站系统，可供七采区9个工作面使用，服务达12年以上。固定泵站不仅减少频繁搬家换面影响，更有利于设备可靠运行和维护。目前，地面乳化液自动配液系统正在建设中，可实现乳化液远程输送，减少运输环节，确保配液质量，保证了智能化建设更上一个台阶。

（五）视频监控系统。工作面支架、各转载点、泵站等地点均安装了高清本质安全型摄像仪，具备视频跟机自动切换、红外补光，以及视频本地存储功能，通过千兆网络进行视频传输，地面调度台、集控中心可以对工作面各作业地点生产状况进行全过程、无缝隙动态监控。通过近三个月的生产，该系统充分发挥了远程监控功能，对工作面稳定生产、岗点大幅减员打下了坚实基础。

（六）手持智能终端系统。具备工作面三机、皮带机等设备数据监测、工作面视频监视及沿线语音通话功能，在网络覆盖范围内可以查询工作面各设备运行状况。手持智能终端的推广使用，有效提高了工作效率。目前，智能手持终端已实现远程通讯、实时查看功能，尤其对工作面设备故障消除提供了多线程协助，逐步增强了设备智能管控力度。

3  智能化生产系统应用特点

该工作面智能化生产系统逐步走入正轨，也先后接受了国家能源局、山东省政府、山东能源局、地市级部室及全国各地煤矿行业领导的检阅，获得了各级领导的一致好评，为今后的智能化持续升级奠定了良好的基础。

结合鲍店煤矿7302智能化综放工作面的实际应用情况，常态化运行有很多困难点，但是坚持“自动化减人”的根本理念不动摇，特殊地质条件通过修改程序调整，工程质量管控由人工干预辅助，职工的操作规范靠培训和实践来强化约束，思想的转变促成了智能化系统的顺利推广。智能化生产系统应用的主要特点总结如下：

（一）安全系数高。由原来的现场操作转变为自动化控制、人工干预操作，作业人员远离危险区域，有效提高了现场作业安全系数。

（二）生产效率高。多种传感器实时监测，能够超前发现设备隐患，降低事故率，保证设备高效稳定运行，生产效率大幅提高。

（三）劳动强度低。电液自动控制代替人工手动操作，与传统操作系统相比，可以降低现场作业人员劳动强度。

（四）作业人员少。智能化工作面直接参与生产人员每班只需配备7人。包含工班长、煤机司机、支架工、运输机司机、放煤工、端头维护工、集控中心操作工各1人。与传统工艺相比，每班可减少7人，减幅达50%。

（五）推广价值高。支架电液控、智能煤机、智能

泵站等多种新技术推广应用，极大地改善了现场作业环境，提高了劳动效率，减少作业人员，保障矿井安全生产，具有廣泛的推广应用前景。

参考文献：

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[2]黄曾华.综采工作面自动化控制技术的应用现状与发展趋势[J] 工矿自动化，2013（10）：17-21.

[3]葛世荣.智能化采煤装备的关键技术[J].煤炭科学技术，2014，42（9）：7-11.

[4]何广东.煤矿机电设备EtherNet / IP通信协议标准化研究[J].通讯世界，2015，22（11）：15-17.

（作者单位：兖州煤业股份有限公司 鲍店煤矿）