自動化控制系統(tǒng)在303綜采工作面中應(yīng)用分析

張攀峰

（山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)左云長春興煤業(yè)有限公司，山西 大同 037100）

1 概 述

山煤集團(tuán)左云長春興煤業(yè)有限公司井田內(nèi)共分東盤區(qū)、南盤區(qū)、北盤區(qū)三個盤區(qū)，盤區(qū)內(nèi)回采煤層為22#石炭系煤層，煤層平均厚度為10m，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。303綜采工作面位于北盤區(qū)，工作面走向長度為1800m，傾向長度為230m，由于受工作面南側(cè)f11斷層影響，303工作面頭尾順槽沿東南方向施工400m后以135°轉(zhuǎn)角繼續(xù)向東施工1400m到位。

303工作面采用綜合機(jī)械化走向長壁后退式大采高低位放頂煤回采工藝，工作面采用型號為ZF13000/25/38型液壓支架進(jìn)行頂板控制，采用型號為MG500/1180-W采煤機(jī)割煤，采用型號為SGZ1200/1400刮板輸送機(jī)運(yùn)煤。由于工作面在回采期間機(jī)電設(shè)備分散，設(shè)備集中控制系統(tǒng)不完善，在回采過程中一般需10～15名操作工對各個設(shè)備進(jìn)行操作維護(hù)，且工作面回采效率相對較低。針對這一情況山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)左云長春興煤業(yè)有限公司對303工作面設(shè)計一套自動化集中控制系統(tǒng)，并試運(yùn)行三個月。

2 綜采面自動化控制系統(tǒng)設(shè)計

303綜采工作面主要采用型號為SAM自動化控制系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控室、井下監(jiān)測站兩大部分組成，地面與井下采用鎧裝光纜進(jìn)行連接。井下監(jiān)測站主要設(shè)置在303運(yùn)輸順槽距工作面100m處，隨工作面的推進(jìn)可隨著前移。井下監(jiān)測站主要集中控制工作面采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、三機(jī)控制系統(tǒng)、液壓支架控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及泵站監(jiān)控系統(tǒng)等。

2.1 液壓支架控制系統(tǒng)

303綜采工作面回采期間液壓支架采用型號為ZE07-01電液控制系統(tǒng)（由中國礦業(yè)大學(xué)研發(fā)），該控制系統(tǒng)主要由壓力傳感器、紅外線發(fā)射裝置、行程傳感器、雙線CAN接口等部分組成，壓力傳感器主要安裝在支架立柱上，紅外線發(fā)射裝置安裝在采煤機(jī)上，行程傳感器安裝在液壓支架推移千斤頂內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)對頂板壓力監(jiān)測、液壓支架跟隨采煤機(jī)自動操作和液壓支架推進(jìn)量程等功能。同時通過雙線CAN接口及時將液壓支架基本控制功能（如支架閉鎖停止功能、故障顯示及報警功能、跟機(jī)自動控制功能等）傳遞至運(yùn)輸順槽監(jiān)控站。

2.2 采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

303工作面采煤機(jī)在割煤期間通過CAN接口與運(yùn)輸順槽監(jiān)控站進(jìn)行數(shù)據(jù)接收、傳輸?shù)龋瑥亩鴮?shí)現(xiàn)了井下監(jiān)控站、地面監(jiān)控中心對采煤機(jī)運(yùn)行過程中的安全參數(shù)、回采速度、回采方向、回采位置、采高等進(jìn)行監(jiān)測控制。同時通過儲存模塊實(shí)現(xiàn)記憶割煤，以及通過液壓支架電液控制系統(tǒng)中的紅外線發(fā)射裝置監(jiān)測采煤機(jī)具體位置，并經(jīng)過主機(jī)對收集信息處理后液壓支架控制器及時完成采煤機(jī)前方支架自動收縮護(hù)幫板、采煤機(jī)后方支架自動移架推溜等動作，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)跟機(jī)自動化作業(yè)。

2.3 三機(jī)及帶式輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

303綜采工作面三機(jī)集中控制系統(tǒng)主要由主控制器、三機(jī)開關(guān)、隔爆電源箱、遠(yuǎn)程控制箱、超溫灑水壓力開關(guān)、各種傳感（溫度傳感器、速度傳感器、堆煤傳感器、撕裂傳感器、跑偏傳感器等）、閉鎖等部分組成。主控制器安裝在運(yùn)輸順槽監(jiān)控站內(nèi)采用獨(dú)立操作臺，主控制器分別對三機(jī)開關(guān)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖作用。當(dāng)帶式輸送機(jī)出現(xiàn)跑偏、撕帶、堆煤、超溫等故障時，通過RS485通信接口及時將信號傳遞至KTC101型控制器，控制器接收信號后及時對三機(jī)開關(guān)進(jìn)行閉鎖作用，并在中控屏上直觀顯示故障類型及故障地點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)三機(jī)自動化控制。

2.4 泵站控制系統(tǒng)

303綜采工作面泵站集中控制系統(tǒng)主要由輸入模塊、控制中心、輸出控制模塊等三部分組成，監(jiān)控站通過以太網(wǎng)通信接口與泵站控制系統(tǒng)進(jìn)行連接，在泵站控制系統(tǒng)中包含若干個傳感器如壓力傳感器、液力傳感器、油溫傳感器、流量傳感器等，通過傳感器采集信息及時傳遞至運(yùn)輸順槽監(jiān)控站，并發(fā)出對泵站控制系統(tǒng)中卸載閥打開或關(guān)閉指令，從而得到調(diào)節(jié)系統(tǒng)出口處的乳化液流量、壓力的目的。同時可實(shí)現(xiàn)對泵站的單、多臺泵進(jìn)行啟?？刂?、數(shù)據(jù)采集等。

2.5 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

303綜采工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由礦用隔爆網(wǎng)絡(luò)攝像儀（JT-2185F10）、顯示器以及操作臺等部分組成，攝像儀安裝在工作面液壓支架頂梁上，303工作面每10架支架安裝兩臺攝像儀，一臺垂直工作面煤壁安裝，主要對工作面采煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行監(jiān)視，另一臺平行工作面布置，主要對工作面傾向動態(tài)情況進(jìn)行監(jiān)視，攝像儀通過以太網(wǎng)實(shí)時將收集畫面信息上傳至視頻監(jiān)視器，從而實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控站及地面控制中心對綜采面可視化監(jiān)控。

3 應(yīng)用效果分析

山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)左云長春興煤業(yè)有限公司北盤區(qū)303綜采工作面SAM自動化控制系統(tǒng)試運(yùn)行三個月，在試運(yùn)行期間通過系統(tǒng)控制效果發(fā)現(xiàn)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）實(shí)現(xiàn)工作面機(jī)械設(shè)備集中控制，降低勞動強(qiáng)度。303工作面在采用該系統(tǒng)前每一臺設(shè)備需2～3人進(jìn)行操作維護(hù)，工作面回采期間需15名操作工，而采用集中控制系統(tǒng)后工作面完全實(shí)現(xiàn)了無人或少人作業(yè)，在試運(yùn)行期間工作面安排2人進(jìn)行操作維護(hù)，運(yùn)輸順槽監(jiān)控站安排1人進(jìn)行監(jiān)控，頭尾巷各安排1人進(jìn)行頂板控制，由此可見大大降低了工作面勞動強(qiáng)度及勞動費(fèi)用。

（2）加強(qiáng)工作面設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸。303工作面采用的SAM型自動化控制系統(tǒng)主要通過千兆以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸速度及數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。

（3）提高工作面回采效率。303綜采工作面在采用集中控制系統(tǒng)前，在生產(chǎn)班期間設(shè)備故障率高，經(jīng)常影響工作面正?；夭?，每班平均割煤刀數(shù)為3刀，全天割煤刀數(shù)為6刀（早、夜班生產(chǎn)班，二班檢修班），而采用SAM自動化控制系統(tǒng)后實(shí)現(xiàn)了各個設(shè)備集中控制及監(jiān)測，設(shè)備在出現(xiàn)故障前能夠及時發(fā)現(xiàn)隱患并及時處理，降低了生產(chǎn)班設(shè)備事故率，每班平均割煤刀數(shù)增加至5刀，日割煤進(jìn)度達(dá)7m。

4 結(jié)語

在303綜采工作面采用SAM自動化控制系統(tǒng)后徹底解決了綜采面設(shè)備集中控制效果差、采煤效率低等難題，完全實(shí)現(xiàn)了綜采工作面無人或少人作業(yè)模式，有效提高了工作面回采效率，降低了機(jī)電設(shè)備故障率及勞動成本費(fèi)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、安全效益。