煤礦智能化綜采工作面系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用探討

趙龍龍

(西山煤電股份有限公司馬蘭礦，山西 古交 030205)

引言

現(xiàn)如今，智能化煤礦綜采工作面系統(tǒng)是條件適宜的煤層高效開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展方向，智能、自動(dòng)、安全、高效的煤炭開(kāi)采理念是時(shí)代發(fā)展的需要。將致力于構(gòu)建更成熟更全面的數(shù)據(jù)信息，建立起專業(yè)的信息支持系統(tǒng)，不斷研發(fā)煤礦的核心技術(shù)，將煤礦工人從人工生產(chǎn)中解放出來(lái)，逐漸走向智能化生產(chǎn)。

1 加強(qiáng)煤礦智能化綜采工作面系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性

煤炭的智能化綜采工作主要的目的就是為了達(dá)到機(jī)器設(shè)備的智能化投入使用，降低人工成本，甚至可以將工作人員的數(shù)量降至最低，而整個(gè)綜采工作的重心主要在三機(jī)的共同配合下推進(jìn)工程進(jìn)度。對(duì)于三機(jī)而言，主要包含液壓支架、采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)三部分，三個(gè)設(shè)備共同發(fā)展來(lái)促進(jìn)整體工作面的進(jìn)步，不僅如此，該工作方式的使用還可以促進(jìn)我國(guó)煤炭行業(yè)中綜采工作面的完善和進(jìn)步，提高我國(guó)煤炭整體行業(yè)技術(shù)在世界的地位，進(jìn)一步促進(jìn)先進(jìn)綜采技術(shù)融入我國(guó)煤炭行業(yè)，加快整個(gè)煤炭行業(yè)的快速發(fā)展。

2 智能化綜采工作面系統(tǒng)需面對(duì)的問(wèn)題

現(xiàn)如今，我國(guó)的智能化煤炭整體系統(tǒng)仍處于發(fā)展階段，所以仍存在諸多問(wèn)題亟待解決，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，煤炭工作環(huán)境的復(fù)雜性。煤炭工作的開(kāi)采地點(diǎn)往往處于地下深處，常年不見(jiàn)光且環(huán)境惡劣，無(wú)法確保相關(guān)工作人員的人身安全和健康要求，不僅如此，綜采系統(tǒng)的整個(gè)靈敏度也受環(huán)境影響而下降，無(wú)法最精準(zhǔn)地收集數(shù)據(jù)，影響了煤炭的開(kāi)采進(jìn)度。第二，技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。我國(guó)地質(zhì)種類多樣，技術(shù)在實(shí)際操作中會(huì)受到實(shí)際情況的影響，甚至一些地方無(wú)法投入機(jī)器設(shè)備的應(yīng)用。第三，對(duì)于機(jī)器設(shè)備的相關(guān)參數(shù)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的市場(chǎng)規(guī)定。我國(guó)機(jī)器設(shè)備建設(shè)廠數(shù)量繁多，如此一來(lái)，生產(chǎn)出的設(shè)備就其自身規(guī)定，然而，國(guó)家對(duì)設(shè)備參數(shù)并沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)定，這就使得各類機(jī)器設(shè)備廠存在差異，無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管控。第四，我國(guó)目前的技術(shù)設(shè)備無(wú)法滿足實(shí)際需求。整個(gè)煤炭開(kāi)采工作都是極其復(fù)雜且危險(xiǎn)的，這就需要完備的機(jī)器設(shè)備來(lái)做保障，然而當(dāng)前我國(guó)技術(shù)操作與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)仍有差距，因此，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)設(shè)備和手段極為重要。

3 煤礦智能化綜采工作面系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用探討

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

綜采工作面信息系統(tǒng)作為一個(gè)現(xiàn)代化的高效率的系統(tǒng)，主要服務(wù)于相關(guān)的煤炭工作人員，包含三個(gè)主要部分，分別為采煤機(jī)、支架電液控制體系和工作面三機(jī)通信控制體系。綜合工作面系統(tǒng)由多個(gè)部分組合而成，單一部分不僅包含單個(gè)工作面，還包括多個(gè)工作面體系。多個(gè)工作面主要構(gòu)成了我國(guó)當(dāng)前的礦區(qū)人工智能體系，該體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精細(xì)，主要由多個(gè)部分組成。對(duì)工作面檢測(cè)集成體系而言，主要位于第一階梯，且根據(jù)煤炭工作現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，該系統(tǒng)包含了數(shù)據(jù)檢測(cè)、系統(tǒng)檢測(cè)等多個(gè)主體部分。對(duì)于數(shù)據(jù)檢測(cè)而言，主要針對(duì)的內(nèi)容為綜采工作面；對(duì)于系統(tǒng)檢測(cè)而已，主要發(fā)生在煤炭的主運(yùn)輸體系中。

3.2 順槽層各類設(shè)備數(shù)據(jù)上傳體系原理

順槽層的上傳體系原理主要分為兩個(gè)部分，其一是在進(jìn)行數(shù)據(jù)收集時(shí)，主要由工作面的電液控主機(jī)來(lái)對(duì)所有的分機(jī)進(jìn)行信息收集和分析處理，相關(guān)工作人員主要通過(guò)指揮遠(yuǎn)程中心體系來(lái)分配各項(xiàng)支架的具體工作順序和操作方式，通過(guò)主控制室來(lái)調(diào)整所有的操作數(shù)據(jù)，除此之外，相關(guān)人員對(duì)于突發(fā)性故障應(yīng)該及時(shí)提出解決辦法，并對(duì)所有的問(wèn)題進(jìn)行收集整理，分析原因和解決方式，將所收集到信息進(jìn)行收錄并傳遞回?cái)?shù)據(jù)中心，進(jìn)行保存和儲(chǔ)備。另一個(gè)部分是交換機(jī)主要被用來(lái)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的收集整理，而環(huán)網(wǎng)交換機(jī)主要被用來(lái)進(jìn)行信息的傳導(dǎo)，并且能夠聯(lián)絡(luò)數(shù)據(jù)中心與分機(jī)部分，加強(qiáng)之間的緊密關(guān)系。

3.3 礦調(diào)度指揮中心系統(tǒng)工作原理

當(dāng)?shù)V井的綜采工作面收集到信息之后，將所有的信息傳輸?shù)降V調(diào)度中心服務(wù)器內(nèi)，這個(gè)中心體系可以對(duì)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納整，然后對(duì)其進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果投影到大屏上，通過(guò)對(duì)投影儀的使用，中心工作人員可以了解更多地下的數(shù)據(jù)信息，還可以節(jié)省軟件下載步驟來(lái)收集到各類信息。地面的管理人員可以通過(guò)對(duì)信息的直接觀察來(lái)發(fā)布任務(wù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦區(qū)的系統(tǒng)化管控，不僅如此，服務(wù)器在整個(gè)礦調(diào)度指揮中心系統(tǒng)中也發(fā)揮了較大的作用，可以將整體的受力情況精準(zhǔn)的分析出來(lái)，并對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。

3.4 集成方案

煤礦智能化綜采工作面的集成方案主要包含三款設(shè)計(jì)：第一為液壓支架電液控設(shè)計(jì)。此款設(shè)計(jì)同樣包含四個(gè)裝置，分別為液壓支架電液控制裝置、位移傳感器、支柱壓力傳感器和隔爆兼本安開(kāi)關(guān)電源。對(duì)于液壓支架電液控制裝置而言，是整個(gè)綜采工作面體系的中心環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)工作環(huán)節(jié)起到了支配作用，可以收集到所有支架的具體情況，并對(duì)其發(fā)出實(shí)際的命令和指導(dǎo)，使各項(xiàng)分支機(jī)構(gòu)發(fā)揮其最基本的功能；對(duì)于液壓支架位移傳感器而言，主要用于采集支架推溜的過(guò)程；而對(duì)于壓力傳感器而言，主要對(duì)整個(gè)液壓主機(jī)進(jìn)行輔助作用，從而判斷故障的具體情況；而隔爆兼本安開(kāi)關(guān)電源主要起到了安全防護(hù)的作用，在保障電源充足的情況下保證安全。第二為視頻系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)采煤機(jī)體系進(jìn)行智能化跟蹤管理，還可以對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操縱，以詳細(xì)數(shù)據(jù)來(lái)確定整個(gè)采煤機(jī)的運(yùn)行速度和時(shí)間，是所有的工作流程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。不僅如此，當(dāng)工作人員對(duì)機(jī)器設(shè)備進(jìn)行具體操作時(shí)，要具體問(wèn)題具體分析，人工不能進(jìn)行過(guò)多干預(yù)，它可以更好的實(shí)現(xiàn)整體設(shè)備裝置的智能化發(fā)展。第三為刮板機(jī)監(jiān)控設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)是一種連續(xù)性的傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控主機(jī)與刮板機(jī)之間的聯(lián)系與交流，可以對(duì)刮板機(jī)內(nèi)部的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，最后利用傳輸設(shè)備將所有機(jī)械裝置所涉及到的數(shù)據(jù)輸送至控制中心，可以加強(qiáng)對(duì)整體設(shè)備的管控和實(shí)時(shí)監(jiān)管。刮板運(yùn)輸機(jī)是自動(dòng)化采煤體系中極為重要的一個(gè)設(shè)備，可以對(duì)采煤工作的運(yùn)輸和信息收集起到很好的管理功能。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在煤礦智能化綜采工作面系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用時(shí)，能夠及時(shí)將液壓支架與其他設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)實(shí)時(shí)傳遞到調(diào)度指揮大廳的顯示大屏，實(shí)現(xiàn)了地面遠(yuǎn)程對(duì)工作面設(shè)備各項(xiàng)性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)。然后，對(duì)于井下主機(jī)與地面服務(wù)器的聯(lián)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)地面指揮系統(tǒng)對(duì)井下支架及其他設(shè)備的反向數(shù)據(jù)傳輸，得出各工作面的支架受力情況，再將整個(gè)工作面的壓力分步進(jìn)行匯總，投影到顯示大屏上，方便礦領(lǐng)導(dǎo)的統(tǒng)籌規(guī)劃。綜采工作面信息系統(tǒng)能夠有效減少作業(yè)人員在現(xiàn)場(chǎng)的操作，降低了工作面勞動(dòng)強(qiáng)度及成本費(fèi)用，加強(qiáng)了設(shè)備故障檢修、設(shè)備維護(hù)，降低了設(shè)備故障率。