信湖煤矿综放工作面智能化研究与实践

付冠春

摘要：随着煤矿装备水平不断发展，以及从业人员对安全性认识的提高，更随着信息化时代的来临，加快智能化无人化开采建设势在必行。

关键词：煤矿;智能化;高产高效

一、智能化综采放顶煤工作面实施过程

（一）工作面概况

淮北矿业集团信湖煤矿首采面818智能化综放工作面走向长1900m，倾斜182m，煤层倾角10-21°，平均14°。该面煤层赋存情况稳定，8煤组总厚平均8.40m，其中81煤厚平均4.22m，82煤厚平均2.64m，81、82煤层间夹矸为深灰色块状砂质泥岩，平均1.54m。本着积极推广应用新技术、新工艺、新装备和现代化管理技术的原则，力求实现矿井的高产高效、优质低耗，以及促进采煤技术进步、保障安全生产、减轻工人劳动强度，工作面回采采取采82煤放81煤。

（二）设备配置情况

工作面现选用ZF10000/18/36D型中间支架、ZFG10000/22/35D型过渡支架、MG500/1180-WD型双滚筒交流电牵引采煤机、SGZ800/1050型刮板运输机、SZZ800/400型桥式转载机、DSJ120/160/2×400型可伸缩皮带机，所有设备均安装智能化控制装置，满足智能化开采要求。

（三）智能化系统构成

根据818综放工作面的生产工艺要求和工作面环境状况，确定818综放工作面智能化集中监控系统包括：电液控制系统、支架遥控操作系统、支架状态监控系统、矿压监测系统、采煤机控制系统、采煤机状态监控系统、后运设备连锁控制系统、泵站设备控制系统、工作面语音通讯系统、视频监控系统，系统结构组成如图所示。

（四）安装回采阶段

2021年5月 8日，818综放工作面“三机”配套安装工作结束，紧跟着进行智能化系统的安装调试。经过反复联调联试，2021年5月 18日，工作面综合开采推溜、移架、割煤最后的三道工序顺利实现“一键启动”。至此，包括支架乳化液泵站、煤机喷雾泵、转载机、破碎机、运输机在内的所有工序均实现“一键启动智能开采”。

二、主要经验做法

（一）做好组织保障

由于818工作面是淮北矿业信湖煤矿首个智能化放顶煤工作面，面对时间紧、任务重、技术水平落后的现状。信湖煤矿组织精干力量，组建综采智能化技术攻坚小组，从零开始，对智能化系统进行深入研究讨论，多次召开动员会、专题会、协调会、推进会，安排部署工作任务，分析解决实际问题，确保智能化工作面创建工作有序开展。

（二）善于实践，取得技术创新

1.优化支架伸缩梁和护帮板控制方式

支架伸缩梁和护帮板拉线式传感器在生产过程中易损坏导致数据传输中断的难题。通过对井下生产实际调研和科学的理论计算，确定合理动作时间，使用时间参数控制护帮板和伸缩梁动作。

2.实现一键带压擦顶移架

传统人工拉架不能完全做到带压擦顶移架，作业过程中顶板下沉量大，受支架反复支撑影响，顶板完整性遭到破坏，尤其在受断层影响的顶板破碎地段，容易造成顶板漏、冒顶事故发生。针对问题，多次与厂家技术人员协商交流，不断优化支架移架程序，最终实现了支架一键带压擦顶移架，有效提高了工作面回采安全系数。

3.視频网络优化

工作面视频采用交换机级联方式，网络总线负荷较大，加上多个客户端同时访问某一个摄像仪，易造成视频掉线和卡顿现象。针对实际问题，进行专题讨论，对视频网络和访问架构进行优化，建立视频服务器，客户端访问视频均对视频服务器访问，避免了直接访问摄像仪，视频监控系统的稳定性得到显著提高。

4.设备防水性能提升

针对工作面支架冲刷过程中，由于现场电液控制系统防水强度不能满足要求，造成控制系统进水导致设备损坏的问题。采取对支架控制器和先导阀组加装护套的方法进行防水保护，解决了这一难题。

5.介质管理体系成熟

介质作为电液控制系统的血液，它的清洁度的是电液控制系统的关键，为了确保介质清洁，结合矿井井下实际，确定经济合理的水质管理方案，对矿井水质进行全面化验，选择清洁度最好的作为介质配比水源，将确定的水源水样送至浓缩液供应厂商实验室进行配比设计，确保介质的浓度和稳定性，提高电液控制系统运行稳定性。通过安装清水过滤站、自动反冲洗高压过滤站、自动反冲洗高压过滤器、回液过滤站，保证水质清洁和系统稳定。安装浓缩液自动配比装置，有效保证了工作面液压油浓度。达到了液压元件在清洁无结垢的系统环境中使用的目的，有效提高了元件的可靠性，为工作面实现智能化开采提供了有力保障。

6、滤芯清理

针对支架阀组滤芯易被黏着物堵塞的问题，矿组织相关技术人员，进行专题研究讨论。经过多次试验，决定采用硫酸腐蚀法对滤芯进行清洗，效果显著，大大减少了滤芯的投入量，保证了工作面正常生产。

7.做到煤机精准定位

工作面原有的定位方案为利用液压支架上安装的传感器进行采煤机定位，实际运行过程中存在着定位不准、误差较大的问题，为了确保正常推进需要在集控中心进行人为修正，对工作面生产产生了较大的影响。经过广泛调研交流，最终确定了利用采煤机编码器为主定位装置，支架传感器作为校核的定位方式，将原有的最大误差2m以上控制到了0.15m以下，保证了工作面正常运转。

8.解决三角煤开采工艺难题

由于三角煤开采工艺和顶板条件的特殊性，在智能化工作面投产初期出现了煤机与支架互相干涉的现象。针对这一问题，对集控中心的割煤程序进行了多次调整，解决了三角煤开采工艺繁杂的难题，确保实现智能化操作和人工干预两种模式随意切换，大大提高了生产效率。

在实际应用中，凭借我们对智能化开采技术的掌握，结合实际生产的需求，对智能化系统进行了以上技术创新改进。其中，视频传输系统和三角煤开采工艺的创新被厂家采纳，并被推广应用。

（三）安全生产和劳动环境得到改善

智能化开采的应用，移架作业可进行邻架操作、成组操作和遥控器操作，由近身作业变为远程操控，使操作人员远离作业现场。实现了本质安全的目的。同时操作人员可站在工作面上风侧进行作业，可有效避免粉尘伤害，有利于职工身体健康。

（四）职降低劳动强度

传统综采工艺，煤机在割煤过程中，支架工配合煤机移架需搬动操作手把上千次，现在支架进行自动成组拉移。工作面生产工序实现无人化，少人化，区队生产人员减少20%，节约人工的同时也大大提高了安全系数。

（五）生产效率显著提高

智能化开采应用，一键启动、远程程序化操作采煤机的牵引、截割等动作，避免了人工操作不当造成的事故。远程数据库故障分析，对设备的故障分析、反馈做到了“精”“准”“快”大幅度的缩短了故障影响时间。电液控支架操作简单，支架动作速度快。智能化系统使采煤各工序衔接时间大幅度缩短，回采效率提高100%以上，综合效率提高30%以上。