机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用

2020-11-26牟雷

商品与质量 2020年35期

牟雷

铁煤集团大兴矿辽宁调兵山 112700

1 机械自动化实际应用情况

随着我国煤炭工业的发展，煤矿机械化和自动化水平的提高，综合机械化及电气自动化在煤矿行业得到广泛应用，为现代化煤矿实现高产高效发挥了巨大的促进作用。综采工作面是煤矿生产最前沿的工作环节，也是最复杂的工作环节，其设备数量多，设备之间互相制约、相互协调，任何单一设备都无法脱离其它设备而单独完成任务，同时这些设备的任何一个动作还受地质条件的限制，积极引进和共同研发采煤新技术、新工艺、新装备，切实提高单产单进水平也是摆在煤矿从业者面前的一项重要任务。

2 机电自动化在煤矿掘进工作面中的应用研究

本文以风巷掘进工作面皮带、水泵，风机集控一体化安装与应用为例进行研究，为建立自动化工作面积累经验，为实现自动化、智能化、无人化矿井奠定基础，避免让更多的员工在危险的环境下工作。该工作面设计长度为1805m，车场外围运输系统主要由原戊戊8-22250 机车场返修改造而成，主要由出煤道、上山运输巷、风巷外段运输巷、风巷一号下山运输巷、风巷中段运输巷、风巷二号下山运输巷、风巷里段运输巷、切眼八部分组成，意味着将安装8 部胶带运输机，该工作面采用综掘机掘进，风动钻机打帮锚杆，胶带输送机出渣，液压钻机施工顶锚及树脂锚索，采用综掘机掘进。该工作面水文地质情况中等，水源主要为顶板砂岩含水层、裂隙水及浅部老空水。

2.1 掘锚机组工作自动化技术的应用

掘进机：在煤矿生产的所有设备中，掘进机是非常重要的设备之一，可以有效提高掘进技术的能力和水平，最终实现掘进机工作的自动化。在自动化的技术运用中对于掘进机可以实现定位、纠正偏差以及截制等工作内容，再结合液压方式，对电子等方面的技术进行精确地数据调整和控制。

锚杆：由于受到多方面的约束，进行巷道断面层的宽度控制直接关系到巷道的安全性能问题。由于巷道存在断面，里面的构造呈现着矩形的角度，对于周边的岩石而言其硬度有限，接受来自各个方面的作用力，这在无形之中造成支护的压力。结合以上研究和分析可知，对于支护方面开展深入的调查，发掘断面层其周边的岩石方面的压力和相关的控制原理，对岩石进行严格的控制，结合锚杆支护方面的参考标准进行实施，为此能全面构造一个具有前配套的自主性能的钻臂，并且根据掘进巷配合来进行操作，为能有效实现自动化的临时支护做好铺垫，加固相关的支护措施，确保支护作用达到最大化，并且能够拥有足够的稳定性和安全性能。

2.2 掘进工作面风机、运输联动集控系统

由风机控制器 KHP178K（每组风机配置1 台）、1 个KHP178K - Z 和风筒传感器、瓦斯传感器、电流互感器组成，KHP178K 和 KHP178K - Z 之间采用 MODBUS R TU 通信协议，R S485 通信的 A、B 选用矿用屏蔽电缆。接线板的控制 AB 和语音 AB 都是直通接法，控制部分接入井下的防爆计算机和地面的上位工控机，语音接入传输接口上传到地面的语音对讲装置。井下风机控制器与下井皮带终端控制器相连接，终端控制器可满足井下操作人员操作皮带时同时对风机进行监控管理。风机的管理权限也由井下的信号接收器传输到地面，避免了因风机出现故障，井下人员不能及时发现造成事故，可由地面的上位工控机及时发出警告，地面人员及时发现进行处理并通知井下人员，不但实现了远程控制也实现了地面、井下双重监测动态管理的目的，而且还进一步缩短了故障排除时间，确保了设备正常运转率[1]。

2.3 井下皮带的集控系统

主站、检测传感等都是控制系统的重要组成部分，一般在胶带机的现场对控制分站进行安装，这样就能对胶带机进行有效的控制，提升对信号的检测效率，对设备进行可靠的控制；在对胶带机进行控制时，不同的胶带机有不同的分站，实现对胶带机的单独控制。在井下集中控制室中是主站的布区域，在对胶带运输系统进行控制时，可以分为手动与自动2 种方式，一旦在运行过程中出现故障，就会对发生故障的位置与性质进行显示，还能够实现对胶带机和给煤机等启停以及相关皮带问闭锁控制等的遥控。同时该系统在实际运行中，还能对物料的探测、胶带的速度和跑偏与温度的保护等进行检测，这样就能极大地提升煤矿机作业时的可靠性与安全性[2]。

2.4 控制运输过程

自动化控制系统对于煤矿皮带运输方面的控制有手动化以及自动控制。当煤矿井下的皮带运输相关设备，工作人员应该可以用手动进行控制。自动化的控制系统就可以按照预定的方式进行皮带设备运输，从而能由控制中央系统来把控。如若皮带运输系统出了故障或是问题，传感器就能及时进行反馈，中央控制器就能对信息进行分析，反射出指令，停止相关的设备运行。当设备故障或是问题解除之后，中央控制器就能重新运行指令，由此就能避免故障设备继续运行，防范安全事故的发生[3]。