綜放工作面智能化生產(chǎn)系統(tǒng)在鮑店煤礦的常態(tài)化應(yīng)用

李永明

【摘 ?要】為認(rèn)真落實(shí)國家煤監(jiān)局“一優(yōu)三減”工作部署，根據(jù)山東煤礦安監(jiān)局、山東省能源局關(guān)于加快推進(jìn)沖擊地壓礦井智能化工作的通知要求，鮑店煤礦積極推進(jìn)智能開采示范化工作面建設(shè)，在7302綜放工作面推廣使用國內(nèi)外先進(jìn)的采煤智能化技術(shù)與控制裝備，2019年4月30日開始進(jìn)行調(diào)試生產(chǎn)，各項(xiàng)智能化功能均達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，可實(shí)現(xiàn)液壓支架中部自動(dòng)跟機(jī)、采煤機(jī)記憶截割、工作面自動(dòng)找直、設(shè)備遠(yuǎn)程集控等功能，最大限度減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員，提高了礦井安全保障水平。

【關(guān)鍵詞】智能化;綜放工作面;自動(dòng)跟機(jī);記憶截割;遠(yuǎn)程集控

中圖分類號(hào)：TD823 ????文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 ?背景

鮑店煤礦地處中國文化圣地——孔孟之鄉(xiāng)，井田走向長7.2km，傾斜寬5km，面積37km，處于兗州煤田中部，于1986年6月10日建成投產(chǎn)，是我國自行設(shè)計(jì)施工的大型現(xiàn)代化礦井?！按蟊妱?chuàng)新、全員創(chuàng)效”，一直以來是兗州煤業(yè)股份有限公司鮑店煤礦的亮點(diǎn)，2019年借國家煤監(jiān)局“一優(yōu)三減”工作部署及山東煤礦安監(jiān)局、山東省能源局關(guān)于加快推進(jìn)沖擊地壓礦井智能化工作的要求，鮑店煤礦積極推進(jìn)智能開采示范化工作面建設(shè)，成功在7302綜放工作面推廣使用國內(nèi)外先進(jìn)的采煤智能化技術(shù)與控制裝備，并保持常態(tài)化應(yīng)用。

1 ?工作面概況

7302綜放工作面為七采區(qū)首采工作面，開采煤層為山西組3煤，平均煤厚9.04m，采高3.5m，采放比1：1.57，煤層傾角平均8;工作面長度287m，推進(jìn)長度2132m，儲(chǔ)量718.9萬噸。為最大限度回收煤炭資源，工作面初期設(shè)計(jì)為扇形旋轉(zhuǎn)開采，其中輔運(yùn)順槽超前膠帶順槽167m，膠帶順槽與切眼夾角126，可以多回收煤炭資源29萬噸。7302綜放工作面于5月24日正式開始調(diào)試生產(chǎn)，6月18日順利完成旋轉(zhuǎn)開采，同時(shí)該工作面也正式進(jìn)入全面智能化的常態(tài)應(yīng)用階段，日產(chǎn)高達(dá)2.2萬噸。

2 ?智能化生產(chǎn)系統(tǒng)

7302智能化綜放工作面由集控中心、支架電液控、智能煤機(jī)、智能三機(jī)、智能泵站、視頻監(jiān)控、千兆網(wǎng)絡(luò)和智能手持終端等系統(tǒng)組成，形成了“以工作面自動(dòng)控制為主，人工干預(yù)控制為輔”的智能化生產(chǎn)新模式。

（一）集控中心。集控中心是智能化工作面的控制核心，主要由防爆計(jì)算機(jī)、硬盤刻錄機(jī)、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、三機(jī)控制主機(jī)和操作臺(tái)等設(shè)備組成，通過通訊控制、以太網(wǎng)、視頻、液壓等技術(shù)，將工作面三機(jī)、采煤機(jī)、泵站等設(shè)備有機(jī)融合，對(duì)工作面各設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程或就地啟?？刂?、視頻監(jiān)控、語音通話等功能。通過千兆網(wǎng)絡(luò)與地面調(diào)度臺(tái)集控中心通訊，經(jīng)井下授權(quán)，實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程操作。目前，各項(xiàng)功能已全部完善，實(shí)現(xiàn)了地面一鍵啟停、設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控。

（二）支架電液控系統(tǒng)。液壓支架裝備了天津華寧電液控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由支架控制器、隔爆電源箱、電液換向閥、電磁閥驅(qū)動(dòng)器、傳感器、遙控器等設(shè)備組成，能夠?qū)崿F(xiàn)鄰架控制、成組控制、自動(dòng)跟機(jī)、遙控控制、急停閉鎖、故障顯示報(bào)警等功能。采用四路電源供電、有線+無線“雙總線”設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)無線通訊和跳架傳輸，系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。裝備壓力、行程、傾角、紅外等傳感器，為自動(dòng)化控制提供有力保障。系統(tǒng)配備全功能遙控器，通過紅外+無線雙重通訊實(shí)現(xiàn)精確對(duì)碼和遙控控制，一次對(duì)碼即可操作工作面所有支架，操作更加靈活、快捷。目前，系統(tǒng)整體運(yùn)行正常，可靠性較強(qiáng)，8月份有效自動(dòng)跟機(jī)率均在80%以上。

（三）智能煤機(jī)系統(tǒng)。智能煤機(jī)由煤機(jī)傳感器系統(tǒng)、自由工藝段記憶截割系統(tǒng)、LASC慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、基于動(dòng)力載波調(diào)制通信的煤機(jī)數(shù)據(jù)上傳與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)煤機(jī)遠(yuǎn)程診斷與服務(wù)系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)煤機(jī)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、記憶截割、煤機(jī)定位與姿態(tài)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程參數(shù)修改與程序更新、工作面自動(dòng)找直等功能。目前，采煤機(jī)記憶截割及慣導(dǎo)系統(tǒng)均正常使用，回采期間，采煤機(jī)司機(jī)通過遙控器參數(shù)設(shè)定完成煤機(jī)的記憶截割，特殊區(qū)域只需1名煤機(jī)司機(jī)進(jìn)行自學(xué)習(xí)的人工干預(yù)即可。

（四）智能泵站系統(tǒng)。系統(tǒng)配置630L/min大流量乳化液泵、20噸/時(shí)水質(zhì)凈化設(shè)備、電控反沖洗過濾器以及變頻驅(qū)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)遠(yuǎn)距離恒壓供液、自動(dòng)清潔，確保了電液控系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。國內(nèi)首家應(yīng)用采區(qū)集中供液泵站系統(tǒng)，可供七采區(qū)9個(gè)工作面使用，服務(wù)達(dá)12年以上。固定泵站不僅減少頻繁搬家換面影響，更有利于設(shè)備可靠運(yùn)行和維護(hù)。目前，地面乳化液自動(dòng)配液系統(tǒng)正在建設(shè)中，可實(shí)現(xiàn)乳化液遠(yuǎn)程輸送，減少運(yùn)輸環(huán)節(jié)，確保配液質(zhì)量，保證了智能化建設(shè)更上一個(gè)臺(tái)階。

（五）視頻監(jiān)控系統(tǒng)。工作面支架、各轉(zhuǎn)載點(diǎn)、泵站等地點(diǎn)均安裝了高清本質(zhì)安全型攝像儀，具備視頻跟機(jī)自動(dòng)切換、紅外補(bǔ)光，以及視頻本地存儲(chǔ)功能，通過千兆網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻傳輸，地面調(diào)度臺(tái)、集控中心可以對(duì)工作面各作業(yè)地點(diǎn)生產(chǎn)狀況進(jìn)行全過程、無縫隙動(dòng)態(tài)監(jiān)控。通過近三個(gè)月的生產(chǎn)，該系統(tǒng)充分發(fā)揮了遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，對(duì)工作面穩(wěn)定生產(chǎn)、崗點(diǎn)大幅減員打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（六）手持智能終端系統(tǒng)。具備工作面三機(jī)、皮帶機(jī)等設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、工作面視頻監(jiān)視及沿線語音通話功能，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)可以查詢工作面各設(shè)備運(yùn)行狀況。手持智能終端的推廣使用，有效提高了工作效率。目前，智能手持終端已實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊、實(shí)時(shí)查看功能，尤其對(duì)工作面設(shè)備故障消除提供了多線程協(xié)助，逐步增強(qiáng)了設(shè)備智能管控力度。

3 ?智能化生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)

該工作面智能化生產(chǎn)系統(tǒng)逐步走入正軌，也先后接受了國家能源局、山東省政府、山東能源局、地市級(jí)部室及全國各地煤礦行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的檢閱，獲得了各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的一致好評(píng)，為今后的智能化持續(xù)升級(jí)奠定了良好的基礎(chǔ)。

結(jié)合鮑店煤礦7302智能化綜放工作面的實(shí)際應(yīng)用情況，常態(tài)化運(yùn)行有很多困難點(diǎn)，但是堅(jiān)持“自動(dòng)化減人”的根本理念不動(dòng)搖，特殊地質(zhì)條件通過修改程序調(diào)整，工程質(zhì)量管控由人工干預(yù)輔助，職工的操作規(guī)范靠培訓(xùn)和實(shí)踐來強(qiáng)化約束，思想的轉(zhuǎn)變促成了智能化系統(tǒng)的順利推廣。智能化生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用的主要特點(diǎn)總結(jié)如下：

（一）安全系數(shù)高。由原來的現(xiàn)場(chǎng)操作轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化控制、人工干預(yù)操作，作業(yè)人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)區(qū)域，有效提高了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全系數(shù)。

（二）生產(chǎn)效率高。多種傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠超前發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，降低事故率，保證設(shè)備高效穩(wěn)定運(yùn)行，生產(chǎn)效率大幅提高。

（三）勞動(dòng)強(qiáng)度低。電液自動(dòng)控制代替人工手動(dòng)操作，與傳統(tǒng)操作系統(tǒng)相比，可以降低現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

（四）作業(yè)人員少。智能化工作面直接參與生產(chǎn)人員每班只需配備7人。包含工班長、煤機(jī)司機(jī)、支架工、運(yùn)輸機(jī)司機(jī)、放煤工、端頭維護(hù)工、集控中心操作工各1人。與傳統(tǒng)工藝相比，每班可減少7人，減幅達(dá)50%。

（五）推廣價(jià)值高。支架電液控、智能煤機(jī)、智能

泵站等多種新技術(shù)推廣應(yīng)用，極大地改善了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境，提高了勞動(dòng)效率，減少作業(yè)人員，保障礦井安全生產(chǎn)，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

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（作者單位：兗州煤業(yè)股份有限公司 鮑店煤礦）