煤矿综采自动化探讨

2021-03-30李名剑

建材与装饰 2021年5期

李名剑

（吉利百矿集团有限公司，广西百色 533000）

0 引言

近年来，自动化技术和信息技术发展迅速，自动化作业基本上涉及各个领域。在煤矿开采领域，煤矿设备自动化技术越来越成熟，自动化采煤技术已经进入人们的视野。综采工作面的作业环境极其恶劣复杂，工艺烦琐，因此对该技术的要求非常高。在应用这项技术时，应根据实际情况加强对相关施工设备的检查和监督，保证设备的正常运行，满足相关煤矿开采标准。

1 综采自动化采煤技术及其特点分析

在煤矿开采中，煤矿运输的主要设备是刮板输送机，煤矿开采中使用的刮板输送机设备大多为多电机横向连接结构，通过双电缆供电支持其设备运行。在设备运行和使用过程中，可以通过计算机控制技术实现，有效控制和管理机械设备的运行，从而完成煤矿开采中综采工作面的自动化采掘、运输、清洗、电缆和管道铺设。

结合综采自动化设备在煤矿开采中的应用，其主要特点可归纳总结为以下几个方面：①综采自动化设备中心架多为焊接框架结构形式，结构稳定性和刚度突出，可应用于地质条件复杂、环境恶劣的采煤环境，采矿应用效果良好；②综采自动化采煤设备摇臂与中心架连接，设备摇臂多采用悬挂铰链技术连接固定，没有回转支承、齿轮结构等常规设备部件。另外，综采自动化设备摇臂的工作功率相对较高；③综采自动化开采设备由计算机控制系统自动控制和操作。综采工作面开采中的检测数据非常准确，设备工作速度更快；④综采自动化采煤设备的整个系统组件可以拆卸，组件之间通过无链牵引装置连接，通信传输的稳定性也很好。

2 综采自动化采煤技术应用实践分析

2.1 工作面基本情况

25D03 自动化工作面位于东怀煤矿二水平五采区D 煤层，煤层厚度 1.5～2.2m，平均厚度 1.8m，倾角 14°～16°，工作面长度200m，走向长度1200m，工作面顶底板均为泥岩。工作面瓦斯浓度较低，涌水量较少，无地质构造带存在，受垂深温度梯度的影响，分别在皮带和轨道进风巷安装了空冷器进行机械制冷降温。

2.2 煤矿综采自动化系统及功能分析

百矿集团领导进行了多次检查，经过反复核实，最终确定“在实现综采工作面单机设备自动化的基础上，采用集中控制技术，多机联动技术和自动控制技术”，通过地下监控中心或调度指挥中心对综采设备进行集中自动控制，大大减少了人员现场作业，实现了“少人作业、少人则安”。降低安全管理风险因素，提高安全生产管理水平。自动化工作面地面调度指挥中心配备4 台监测主机和两台操作台，可实现地面调度中心对综采工作面的设备控制进行远程割煤。

2.2.1 四台监测主机的功能分别为

（1）支架电液控主机—用于工作面支架状况监测。

（2）支架视频主机—用于支架视频实时监测。

（3）煤壁视频主机—用于煤壁视频实时监测。

（4）自动化主机—用于自动化工作面设备运行状况实时监测，其中采煤机页面实时显示滚筒高度等信息，用于辅助采煤机的实时控制。

2.2.2 两台操作台的功能分别为

（1）支架操作台—用于结合电控主机和支架视频对工作面支架进行控制。

（2）主控操作台—用于结合煤壁视频主机和自动化主机对工作面综采设备的控制及采煤机的远程割煤控制。该主控操作台不仅可以单独控制泵站、皮带、转载机、刮板机等设备的启停，同时具有“一键启停”自动化设备的高级控制，“一键启停”设备主要包括乳化泵、顺槽皮带机、转载机、刮板机、采煤机、支架自动跟机。且设备运行的所有信息均在自动化主机上实时显示，同时结合设备运行信息及视频监测便可通过操作台人工干预手段对设备进行远程控制，实现对采煤机摇臂的调整、速度的加减、液压支架的操作等。

2.2.3 工作面各子系统的功能

（1）液压系统的自动控制。针对液压支架的自动控制，其主要原理是采集采煤机的信号，可实现成组程序自动控制，包括成组自动移架、成组自动推溜、成组自动喷雾。在实际操作中，通过确定采煤机的位置，在此基础上推、滑、移，进而实现液压支架的移动能力。在具体操作期间，采煤机将配备相应的红外发射装置。液压支架控制设备通过发射红外信号接收信号，然后通过控制中心释放运动动作信号，可与工作面采煤机实现联合自动动作，支架能满足与采煤机、刮板机在工作面进行自动割煤要求。此时，电液控制系统将根据相应的移动指令移动液压支架。通常情况下，企业会使用PM4 控制器进行电液控制系统的应用。

在本项目的液压系统中，还具有以下功能：①检测立柱的工作压力、推移千斤顶的行程、煤机的位置、方向，在井下顺槽控制主机上能够对上述信息进行显示和存储，能将数据传输至地面调度中心并显示；②电液控制系统设有声音报警、急停、本架闭锁及故障自诊断显示功能，并能方便地进行人工手动操作，能够在线进行参数调整设定；③能够实现任意截深自动推溜；④电液控制系统为非主—从机型，当工作面控制系统与顺槽控制主机断开后，仍能完成各种操作功能和操作模式设置；⑤支架电液控制系统本身信息及需要上传的其他综采设备信息能够通过井上下数据传输系统上传到地面并在井下和井上计算机上显示，可接入到矿井自动化系统；⑥系统主供液管路在进入工作面前设有自动反冲洗高压过滤站，能够实现定时自动反冲洗、根据进出口压差自动反冲洗及顺序反冲洗滤芯功能；具有反冲洗液体回收功能。

（2）采煤机的自动控制系统。针对综采工作面的运行，采煤机的运行依赖于自动化技术的应用，通过预先设置采煤机的参数，可以保证采煤机在运行过程中的自动化运行。采煤机的自动控制主要包括滚筒控制和牵引控制，采煤机实时检测液压系统备压压力、油箱油位、摇臂、牵引部、油箱温度、采煤机的仰俯角度等，并提供报警、保护。在实际采煤期间，如果采煤机用第一刀割煤，采煤机会对技术参数进行存储和调整，然后与后续作业的参数进行分析比较，从而对技术参数进行限制和控制，将煤块切割成规定的存储尺寸。

（3）转载机、刮板机自动控制系统的功能。①刮板运输机驱动部的减速器和电动机配备运行状态监控装置。减速器测点包括润滑油油温、油位，高速轴轴承温度、冷却水水温、流量、压力；电动机测点包括电机前后轴承温度，实现对减速器、电动机的运行状态的实时监测、监控，并实现数据上传；②转载机驱动部的电动机配备运行状态监控装置。减速器测点包括润滑油油温、油位，高速轴轴承温度、冷却水水温、流量、压力；电动机测点包括电机前后轴承温度，实现对电动机运行状态的实时监测、监控，并实现数据上传；③检测转载机、刮板机机头和机尾电流；④具备联锁功能，当转载机停机时刮板机自动停机。

（4）皮带机自动控制系统的功能。①系统具有多种控制方式。系统具有远控、自动、检修、点动等多种控制方式；②胶带机保护功能：系统在胶带机发生打滑、堆煤、跑偏、超温、烟雾、撕裂等故障时急停胶带机；当发生超温、烟雾时洒水动作；③沿线急停功能：当沿线急停闭锁开关动作时急停胶带机；④可实现控制机与沿线，沿线各扩音电话间的语音扩播、联络打点功能。扩音响度不小于100dB；⑤被控设备运行状态图文显示；具有胶带机跑偏、纵撕、超温、打滑、烟雾、堆煤等故障信号的显示和报警功能；沿线闭锁位置显示；沿线电缆断路检测及断路位置显示。

（5）语音控制系统的功能。①系统具有多种控制方式。系统具有远控、自动、检修、点动等多种控制方式；②设备启停控制。可在控制机上对工作面转载机、刮板运输机等设备启、停控制；③可在扩音电话上实现对工作面转载机、刮板运输机就地启停控制；④工作面沿线对被控设备的急停闭锁；⑤转载机、刮板运输机设备启动预警；⑥可实现控制机与沿线，沿线各扩音电话间的语音扩播、联络打点功能。扩音响度不小于100dB；⑦停电后扩音电话可正常通话（4h）；⑧被控设备开机率统计及显示；被控设备运行状态图文显示；沿线闭锁位置显示；沿线电缆断路检测及断路位置显示。

（6）视频监测系统的功能。①具有工作面视频系统，实现对监控中心、液压泵站、皮带机、液压支架、采煤机、刮板机机头和机尾进行实时监控功能；②具有跟机功能，当采煤机行走时，煤壁摄像仪会自动切换到采煤机位置；③具有跟架功能，当选择某一个支架，准备操作时，支架摄像仪会自动切换到选中支架画面。