綜采工作面自動化系統(tǒng)技術(shù)探討

【摘要】綜采面自動化技術(shù)集電控技術(shù)、安全保障、視頻監(jiān)控技術(shù)、信息化技術(shù)等于一體，實現(xiàn)了煤礦開采由機械化向現(xiàn)代化、自動化的飛躍，可以大大減少井下工人的數(shù)量，減少安全事故發(fā)生率，提高安全性，是煤炭開采技術(shù)的發(fā)展方向。本文結(jié)合工作面現(xiàn)場，分析了綜采工作面自動化系統(tǒng)設(shè)備組成，并探討了綜采工作面自動化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】綜采面；自動化系統(tǒng)；液壓支架；采煤機

0.引言

綜采面自動化技術(shù)是繼綜合機械化開采技術(shù)后煤礦開采技術(shù)新的發(fā)展方向，它集電控技術(shù)、安全保障、視頻監(jiān)控技術(shù)、信息化技術(shù)等于一體，實現(xiàn)了煤礦開采由機械化向現(xiàn)代化、自動化的飛躍，可以大大減少井下工人的數(shù)量，減少安全事故發(fā)生率，提高安全性。目前，國內(nèi)外已經(jīng)有一些高校和科研機構(gòu)對綜采工作面自動化技術(shù)進行研究，并取得了一些成就。下面，本文就以一個工程實例來介紹一下該技術(shù)。

1.工程概況

某礦5304工作面位于井下680～770m，煤層賦存較穩(wěn)定，煤厚2.62～3.84m，平均煤厚3.08m，煤層傾角1o，為近水平煤層。直接頂為II類中等穩(wěn)定頂板，平均厚度3.5m，老頂硬度I～II級，為中硬類易軟化巖石，礦壓顯現(xiàn)明顯。煤層底板巖石為泥質(zhì)粉砂巖和中粒砂巖，同時伴有少量細(xì)粒砂巖，底板分類屬IV類，中硬類底板，平均飽和抗壓強度為36.5～42.8Mpa。

井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，地層平坦，沒有明顯的地質(zhì)構(gòu)造。工作面走向長1324m，傾斜長198m，采高3.1m。5304工作面為左工作面，運輸巷與膠帶巷、輔助運輸大巷都在同一水平，轉(zhuǎn)載機、泵站、破碎機、移動變電站、電器列車等布置在運輸巷中，機軌合一?；仫L(fēng)順巷道也與膠帶巷、輔助運輸大巷布置在同一水平。

2.綜采工作面自動化系統(tǒng)設(shè)備組成

3.綜采工作面自動化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 采煤機自動采煤技術(shù)

采煤機共由9部分組成，其中電控箱主要用來控制采煤機各個電機的運轉(zhuǎn)，各種數(shù)據(jù)的實時檢測、顯示與上傳，各種保護的靈敏動作；截割電機通過搖臂齒輪來驅(qū)動截割滾筒割煤；泵電機通過帶動齒輪泵，再通過液壓閥組來控制搖臂調(diào)高油缸的伸縮，從而控制工作面采高的大??；牽引電機通過牽引齒輪箱及牽引驅(qū)動塊帶動煤機行走；破碎機用來破碎溜槽內(nèi)的大塊煤或矸石。

采煤機各部位采集的各種傳感器信號通過轉(zhuǎn)換模塊，傳輸?shù)街醒肟刂破?，?jīng)處理后在顯示器中顯示出來。主要的采集數(shù)據(jù)如下：通過無線接收器接到得遙控器信號，通過輸入輸出模塊RIO接收到各種電機的溫度保護信號、接觸器電流信號、搖臂的角度傳感器信號、采煤機機身傾角傳感器、各種旋鈕信號，變頻器的溫度、電流、電壓、頻率信號，通過輸入輸出模塊DIOM接收電磁閥通斷信號，通過GIO模塊接收搖臂溫度信號、牽引齒輪箱D齒輪傳感器信號、油箱油溫油位信號、復(fù)位傳感器信號、水流量、水壓信號、電纜張緊信號。

3.2 液壓支架電液控制技術(shù)

1）電控系統(tǒng)組成

工作面的支架控制器因供電關(guān)系而被分組，相鄰的6個控制器由一路獨立的直流電源供電，成為一個控制器組。分組的標(biāo)志是組與組之間都接入一個隔離耦合器，它隔斷了組與組間的電氣聯(lián)接而又通過光電耦合溝通數(shù)據(jù)通信信號，這種方式是為達(dá)到本質(zhì)安全性能所采取的措施。此外隔離耦合器為電源引入提供通道。

所有支架控制器之間通過電纜彼此連接，形成網(wǎng)絡(luò)。干線電纜從端頭架控制器開始順序?qū)⑷恐Ъ芸刂破髀?lián)接起來。每個支架控制器都有地址編號，地址號是按順序連續(xù)的。干線電纜有4根芯線，其中3根為貫通的公共線：1號芯線為電源12V，2號芯線是稱為TBUS的所有控制器間公共的通信總線，3號芯線是稱為Bidi的鄰架間的通信線，4號芯線為電源0V，也是通信信號的公共的零電位點。系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)終端器、總線提升器均為保證系統(tǒng)正常工作所必須的輔助裝置。

2）電液控制系統(tǒng)的主要功能

支架電液控制系統(tǒng)的主要功能包括單支架單動作手動控制，單支架的降柱—移架—升柱自動控制，多支架成組自動控制，以采煤機位置為依據(jù)的全部支架自動控制，立柱在工作中發(fā)生卸載時的自動補壓功能，閉鎖及緊急停止功能，信息功能。廠家預(yù)先在控制器內(nèi)編制好程序，來實現(xiàn)以上功能。

3）液壓支架數(shù)據(jù)采集技術(shù)

采煤機一邊工作，一邊通過紅外線向外發(fā)射信號，然后液壓支架上的紅外線接收器能接收該信號，從而可以確定采煤機位置。支架控制器通過對采煤機位置的分析，計算出哪些支架需要移架，哪些需要推溜或者收打護幫板。推溜過程中，油缸的行程被油缸位移傳感器采集后傳遞給支架控制器，后者據(jù)此來保證推溜及拉架能夠達(dá)到要求；通過液壓支架立柱壓力傳感器采集立柱下液強壓力信號，保證液壓支架將架壓力及升架后的初撐力。以上技術(shù)為實現(xiàn)工作面液壓支架自動化提供了最原始的數(shù)據(jù)。

3.3 順槽集中控制技術(shù)

1）三機集中控制技術(shù)

三機集中控制采用天津華寧KTC101-Z控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)通過控制聯(lián)力KJZ3-1500/3300-9、KJZ-1500/1140Z組合開關(guān)來控制工作面三機，可實現(xiàn)三機聯(lián)合啟動與停止、單設(shè)備的啟動與停止、單設(shè)備點動的啟動與停止功能，可在工作面機頭實現(xiàn)運輸機的啟動與停止功能，其具有操作集中、控制簡單、運行穩(wěn)定等優(yōu)點。

2）泵站集中控制技術(shù)

由乳化液泵站系統(tǒng)、噴霧泵站系統(tǒng)及BARTEC電控系統(tǒng)三部分組成。KAMAT乳化液泵站系統(tǒng)包括四臺乳化液泵、四臺防爆型三相異步驅(qū)動電機、兩個乳化液箱、兩臺離心式增壓泵、兩臺隔爆型驅(qū)動小電機、一個工作面回液過濾器和蓄能器站及BARTEC電控系統(tǒng)。乳化液泵站系統(tǒng)通過BARTEC電控系統(tǒng)集中控制，實現(xiàn)乳化液泵的自動加載、卸載，泵的油溫、油壓、液壓報警，監(jiān)視和保護功能。

KAMAT噴霧泵站系統(tǒng)包括三臺高壓柱塞泵、三臺防爆型三相異步驅(qū)動電機、一個水箱、兩臺離心式增壓泵、兩臺隔爆型驅(qū)動小電機、一個蓄能器站及BARTEC電控系統(tǒng)。BARTEC電控系統(tǒng)并不對泵的的運行進行控制，而只是實現(xiàn)泵的啟動、停止及泵的油溫、油壓、水壓報警，監(jiān)視和保護功能。

參考文獻

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