濱湖煤礦12212工作面薄煤層智能化采煤技術(shù)實踐

文 /鞏 利 單少翌

一、12212工作面概況

山東能源棗礦集團(tuán)濱湖煤礦12212工作面為12下煤層工作面，位于-465水平，屬于122采區(qū)，地面標(biāo)高+33～+36m，工作面標(biāo)高-472.8～-496.7m。工作面開采范圍主要在深部，預(yù)計最大下沉量為700mm，破壞程度為Ⅰ級。工作面走向長約552～762/657m，傾斜長約203m，切眼長約209m，工作面面積110237m2。工作面煤層為上石炭統(tǒng)太原組（C2P1t）12下煤。工作面材料巷至切眼處受沖刷影響煤層變薄，其他煤層總體較穩(wěn)定，煤層產(chǎn)狀平緩，局部略有起伏，厚度0～1.60/1.50m，煤層結(jié)構(gòu)較簡單，個別點含一層夾矸，厚度0.03～0.23m，夾矸為泥巖、粘土巖、砂質(zhì)泥巖和炭質(zhì)砂巖，局部含黃鐵礦結(jié)核。工作面兩巷斷層落差大于1.0m的局部地段，受斷層牽引影響，煤層厚度有一定的變化，但變化范圍較小。煤層傾角2°～7°，平均4°。煤層可采性指數(shù)為0.85，煤厚變異系數(shù)為19。

二、12212工作面智能化采煤機組情況

1. 采煤機

工作面選用MG400/870-WD型雙滾筒型采煤機。本型號采煤機是一臺采用多電機驅(qū)動、截割電機橫向布置的薄煤層無鏈電牽引采煤機，適用于煤層厚度1.25～2.35m，煤層傾角不大于35°，煤質(zhì)中硬的煤層中開采。滾筒直徑1.15m，滾筒截深0.7m。

2. 刮板輸送機

工作面選用SGZ-764/500型刮板運輸機，是一種適用撓性牽引機構(gòu)運行的連續(xù)運輸機械，可以實現(xiàn)采煤工作面運、裝、卸煤的機械化，同時還是采煤機的運行軌道。

3. 液壓支架

工作面基本架選用ZY4000/09/18D型電液控液壓支架135架，端頭支架選用ZT4000/12/24YD型電液控端頭液壓支架4架。

三、12212工作面薄煤層智能化采煤技術(shù)路徑

濱湖煤礦薄煤層智能化采煤系統(tǒng)主要由采煤機監(jiān)控系統(tǒng)、支架電液控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、集成供液系統(tǒng)、運輸設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)五個子系統(tǒng)組成，五個子系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)和影像由監(jiān)控中心計算機進(jìn)行集成或處理后，生成直觀形象的圖形或動畫，智能化崗位工程師據(jù)此通過各類操作臺實現(xiàn)對工作面設(shè)備的協(xié)調(diào)管理和集中控制。

1. 采煤機監(jiān)控系統(tǒng)

采煤機監(jiān)控系統(tǒng)采用擺角傳感器實現(xiàn)采高自主定位，采用位置編碼器實現(xiàn)位置自主定位，進(jìn)而實現(xiàn)記憶截割功能；具備有遠(yuǎn)程雙向通訊功能，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制。實現(xiàn)以記憶截割為主，人工就地干預(yù)和遠(yuǎn)程干預(yù)為輔的生產(chǎn)工作模式。

（1）采高定位。擺角傳感器實時感知搖臂的高度擺動的位置，作為采煤機自動調(diào)高系統(tǒng)的信息反饋回主控制器，通過一定數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確計算出搖臂的實時采高。

（2）位置定位。在采煤機牽引部安裝位置傳感器，通過控制器的數(shù)據(jù)處理模塊，計算采煤機的位移信息，輸入到建立的數(shù)學(xué)模型，精確地對采煤機實現(xiàn)位置定位。

（3）記憶截割。具有適合工作面采煤工藝的記憶截割程序，可實現(xiàn)采煤機在工作面自動截割運行，且人工干預(yù)數(shù)據(jù)可實時覆蓋原記憶截割數(shù)據(jù)。

在工作面生產(chǎn)之初，采煤機進(jìn)入學(xué)習(xí)模式，手動操作割煤作為示范刀，記憶截割系統(tǒng)采集、存儲采煤機各位置下行進(jìn)方向、速度、左右搖臂高度等姿態(tài)信息。在下一刀割煤時，根據(jù)記憶的截割軌跡進(jìn)行自動割煤。當(dāng)煤層條件發(fā)生較大變化時，可以通過人為就地干預(yù)進(jìn)行記憶截割數(shù)據(jù)實時修正。

（4）遠(yuǎn)程控制。通過監(jiān)控中心計算機控制采煤機各種動作。采煤機進(jìn)行記憶截割時，人工根據(jù)工作面情況可以通過監(jiān)控中心計算機隨時干預(yù)采煤機運行并對記憶截割數(shù)據(jù)實時修正。

2. 支架電液控系統(tǒng)

工作面每臺液壓支架上配置一套26功能支架控制器核心控制部件，利用網(wǎng)絡(luò)平臺傳輸控制命令，通過電液控制液壓元件驅(qū)動液壓支架油缸動作，完成液壓支架的動作控制。

（1）液壓支架自動跟機。系統(tǒng)通過對采煤機位置及運行方向的識別，實現(xiàn)工作面液壓支架跟隨采煤機作業(yè)的自動化控制功能。包括跟機自動移架、自動推溜、跟機自動噴霧等控制。

（2）遠(yuǎn)程控制。根據(jù)視頻及數(shù)據(jù)監(jiān)控信息，通過監(jiān)控中心的支架遠(yuǎn)程控制操作臺來控制液壓支架的升柱、降柱、抬底、推溜等動作，遠(yuǎn)程控制工作面液壓支架的自動跟機的“啟、?！?。

3. 視頻監(jiān)視系統(tǒng)

通過在工作面每3個支架安裝一個朝向煤壁的攝像儀、每6個支架安裝一個朝向支架的攝像儀，來實現(xiàn)監(jiān)控中心和地面調(diào)度室對工作面狀況的實時掌握。視頻圖像自動跟隨采煤機切換，操作人員通過視頻畫面實時了解現(xiàn)場情況，為遠(yuǎn)程控制操作臺的使用提供依據(jù)。

4. 集成供液系統(tǒng)

通過在順槽入口設(shè)備列車組中集中設(shè)置水處理系統(tǒng)和自動配比系統(tǒng)，乳化液過濾系統(tǒng)，完成對工作面乳化液的自動配比、自動過濾和自動供液。

5. 運輸設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

通過將刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、膠帶輸送機的控制系統(tǒng)進(jìn)行集成，實現(xiàn)對工作面運輸設(shè)備的啟停控制和一鍵順序啟?？刂?。

四、12212工作面勞動組織及作業(yè)循環(huán)

1. 勞動組織

工作面生產(chǎn)班由一名工長負(fù)責(zé)組織安全生產(chǎn)，配有綜采自動化巡視工、綜采自動化監(jiān)護(hù)工、運輸系統(tǒng)巡查工等相關(guān)工種的操作人員5人，生產(chǎn)+彈性檢修班由一名工長負(fù)責(zé)組織安全生產(chǎn)和檢修，配有綜采自動化維護(hù)工、運輸系統(tǒng)巡查工等相關(guān)工種的操作人員5人，全隊合計26人。

2. 作業(yè)循環(huán)

（1）作業(yè)方式。12212工作面采用“三六”制作業(yè)制度，每班工作6小時，一個圓班由第一生產(chǎn)班、第二生產(chǎn)班和生產(chǎn)+彈性檢修班組成。

（2）工藝過程。工藝過程為割煤→移架→推移工作面輸送機。

五、12212工作面智能化采煤機組使用效果

智能化采煤機組的應(yīng)用取得了“五個提高”效果。

一是提高安全可靠性。通過地面或井下遠(yuǎn)程操控，工作面實現(xiàn)了無人跟機作業(yè)，現(xiàn)場2人巡檢，做到了“少人則安、無人則安”。

二是提高工作舒適度。工作面行走寬度由原來的0.6m增至1.6m，行走起來比較舒適。工作面全部采用LED照明，全過程自動化噴霧，生產(chǎn)環(huán)境好。

三是提高資源回收率。資源回收率達(dá)99%，混煤熱值提高近400大卡/千克，年可創(chuàng)效2100萬元。

四是提高企業(yè)效益。工作效率大幅提升，較傳統(tǒng)裝備產(chǎn)量提高了一倍。采煤工區(qū)在冊職工由原來的60人，減至目前的26人，減幅達(dá)57%，現(xiàn)在每個生產(chǎn)班配備5人即可完成當(dāng)班生產(chǎn)任務(wù)?；夭晒ばн_(dá)153.8噸/人·天，增幅達(dá)195%以上。通過降低采高、提升煤質(zhì)、減人提效，年可增效4300余萬元。

五是提高員工素質(zhì)。智能化裝備的實施應(yīng)用，帶動了一線生產(chǎn)工人業(yè)務(wù)技能素質(zhì)的提升，組建了10人的大學(xué)生采煤班，采用“定向式、訂單式、定標(biāo)式”的培訓(xùn)模式，選派百名高學(xué)歷青工到廠家學(xué)習(xí)，并邀請廠家技術(shù)人員現(xiàn)場輔導(dǎo)、傳授要領(lǐng)等，增強現(xiàn)場實操和解決實際問題的能力，現(xiàn)場設(shè)備故障率和影響生產(chǎn)時間同比下降40%以上，職工“三違”率同比下降30%，均創(chuàng)出多年最低水平。