煤矿智能化开采体系研究

2020-06-28赵培范车本方王东亮

中国设备工程 2020年5期

关键词：乳化液刮板示意图

赵培范，车本方，王东亮

（山东能源枣庄矿业（集团）有限责任公司七五生建煤矿，山东济宁 277606）

近年来，煤炭行业加速推进信息化、智能化建设，智能化开采成为大势所趋，由采煤工作面各系统、施工工艺、劳动组织、保障措施构成了煤矿智能化开采的新体系。

1 智能化采煤工作面各系统建设

1.1 采煤机智能控制系统

煤机智能控制系统由学习割煤和记忆割煤组成，通过人工操作、学习记忆一个割煤循环后，在地质条件稳定时，后续生产调用记忆截割功能，实现煤机自动重复执行上一循环割煤时的速度、采高等状态参数，实现智能割煤。在地质条件变化时，可以实时对煤机进行远程干预，以弥补智能化割煤缺陷，达到智能采煤、远程干预的最佳状态。

1.2 支架智能控制系统

支架智能控制系统以电液控制支架为基础，具备对支架压力、推移行程、姿态的远程监控，生产期间按照采煤机工艺，依据采煤机位置实现智能跟机移架、自动端头斜切进刀、自动补压，并实现数据上传及故障分析、统计和诊断等功能。支架自动跟机示意图如图1。

1.3 远程视频监控系统

图1 支架自动跟机示意图

通过在工作面液压支架安装球机摄像头，实现在生产期间对采煤机前后滚筒截割状态、支架状态、煤壁状态的实时监控，并分别在工作面运输沿线刮板运输机、转载机、破碎机、皮带机等需监控位置安装球机摄像头，实现了关键位置的全方位视频监测。视频监控系统示意图如图2。

图2 视频监控系统示意图

1.4 工作面远程集中操控系统

通过各类传感器、视频和控制单元对工作面智能化设备进行远程监护和控制，在井下工作面集控室和地面调度中心实现了对采煤机、刮板运输机、转载机、破碎机及胶带运输机“一键启停”和“顺序启停”，根据工作面情况远程操控，随时干预采煤机、液压支架运行，将工作面环境、设备和人员有机地统一起来，将人从恶劣危险的工作环境中解放出来。一键启停示意图如图3。

图3 一键启停示意图

1.5 工作面大数据系统（如图4）

将支架压力、煤机轨迹、乳化液自动配比以及高低压过滤站等生产数据上传并建立数据库，实现对生产状况的实时监测及历史数据查询，并运用云平台技术实现在矿局域网内任何一台计算机和手机APP 上对井下生产数据的实时访问，从而更好地指导安全生产。

图4 工作面大数据系统示意图

2 智能化开采施工工艺

2.1 工作面无人远程操控生产工艺

通过视频监控系统将工作面状况远距离传输至地面集控室，生产期间，工作面内人员全部撤离，由地面调度室或井下工作面集控中心司机操纵遥控器实现远程操控采煤机、液压支架、刮板运输机、转载机、皮带机一键启停，并根据工作面情况对煤机割记忆截割、支架根机移架等进行远程干预。

2.2 工作面巡检生产工艺

当现场地质条件发生变化如遇到断层等情况，视频监控无法满足生产操作的要求时，在工作面生产期间，由地面调度室或井下工作面集控中心司机操纵遥控器实现采煤机、液压支架、刮板运输机、转载机、皮带机一键启停，保留采煤机巡检、支架巡检各1 人根据工作面情况对煤机割记忆截割、支架根机移架等进行人工干预，保留刮板运输机巡检、转载机巡、皮带机巡检各1 人对运输系统设备运行状态进行巡视检查。

3 智能化开采劳动组织

工作面采用“二八制”或“三六制”生产模式，夜班不进行采煤生产作业。生产班采用采煤机以记忆割煤为主，人工远程干预为辅，液压支架以跟随釆煤机自动序列动作为主、人工远程干预为辅的作业方式。每班有1 名工长负责组织生产，配有集控司机、采煤机巡检、支架巡检、刮板运输机巡检、转载机巡、皮带机巡检各1 人，合计7 人。