綜采自動(dòng)化控制系統(tǒng)在陽煤集團(tuán)新大地公司15305綜采工作面的應(yīng)用

季天云

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）和順新大地煤業(yè)有限公司， 山西 晉中 032700）

1 15305綜采工作面概況

1.1 工作面主要技術(shù)參數(shù)

15305綜采工作面走向長(zhǎng)為1 107 m，傾向長(zhǎng)為190 m，煤層厚度為5.00～5.80 m，厚度為5.38 m，開采儲(chǔ)量為1 425 785 t；煤層傾角為1°～8°，平均傾角為5°；工作面為15號(hào)煤一次采全高大采高工作面，采用走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化一次采全高綜采自動(dòng)化采煤方法，采用全部垮落法管理頂板和處理采空區(qū)；工作面沿煤層頂?shù)装逋七M(jìn)，平均采高為5.38 m，循環(huán)進(jìn)度為0.865 m。

1.2 巷道布置及斷面特征

15305綜采工作面采用一進(jìn)一回開切巷＋低位巖石抽采巷＋走向高抽巷的方式布置。其中進(jìn)風(fēng)順槽斷面為5.2m×4.2m、回風(fēng)順槽斷面為5.2m×3.8m、切巷斷面為9.5m×4.2m，沿15號(hào)煤煤層頂板布置；低位巖石抽采巷巷道底板位于15號(hào)煤層頂板上方約5 m，水平距離回風(fēng)順槽34 m；走向高抽巷沿11號(hào)煤層頂板布置，水平距離回風(fēng)順槽65 m。15305綜采工作面巷道布置圖如圖1所示。

1.3 15305綜采工作面設(shè)備選型

15305綜采工作面為大采高一次采全高工作面，設(shè)備主要包括MG750/1900-GWD型采煤機(jī)、ZY12000/27/62D型電液控支架、SGZ1250/2000型刮板輸送機(jī)、SZZ1350/525型轉(zhuǎn)載機(jī)、PLM4000型破碎機(jī)、超前支架、帶式輸送機(jī)、泵站、供電設(shè)備、單機(jī)控制設(shè)備和自動(dòng)化控制設(shè)備等，其主要設(shè)備配備情況如表1所示。

圖1 15305綜采工作面巷道布置圖

表1 15305綜采工作面設(shè)備配備情況

2 15305工作面綜采成套裝備自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

綜采成套裝備智能系統(tǒng)是由采煤機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)、液壓支架自動(dòng)控制系統(tǒng)、三機(jī)（刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)）自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)供液系統(tǒng)、工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)和工作面信息傳輸及自動(dòng)化控制平臺(tái)系統(tǒng)組成，見圖2。

圖2 15305綜采工作面綜采成套裝備自動(dòng)化控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖

綜采成套裝備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是將整個(gè)工作面設(shè)備作為一個(gè)出煤系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備相互配合、相互作用，共同實(shí)現(xiàn)綜采工作面的破煤、落煤、裝煤、運(yùn)煤等生產(chǎn)過程。

3 1 5 3 0 5綜采工作面自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用情況

3.1 采煤機(jī)位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

新大地公司15305綜采工作面通過在采煤機(jī)安裝信號(hào)接收器，工作面液壓支架安裝紅外發(fā)射器來實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的實(shí)時(shí)位置監(jiān)測(cè)。

采煤機(jī)位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要掌握采煤機(jī)位置有關(guān)信息才能正常工作。采煤機(jī)位置是液壓支架電液控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)跟機(jī)自動(dòng)化控制的依據(jù)，采煤機(jī)位置檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性是實(shí)現(xiàn)工作面自動(dòng)化的基礎(chǔ)。工作面自動(dòng)化需要采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)與液壓支架、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)自動(dòng)協(xié)調(diào)運(yùn)行。通過采用紅外發(fā)射器進(jìn)行定位，將采煤機(jī)行走位置、行走速度信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)揭簤褐Ъ茈娨嚎刂葡到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟機(jī)推移刮板輸送機(jī)并移架；利用支架電液控制系統(tǒng)輸出的推移刮板輸送機(jī)與移架速度與工作狀態(tài)信息，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的行走速度與位置控制[1]。

3.2 液壓支架跟機(jī)自動(dòng)化

根據(jù)采煤機(jī)位置，按照跟機(jī)自動(dòng)化對(duì)于液壓支架的要求，將崗位作業(yè)人員在不同情況中的具體操作動(dòng)作形成標(biāo)準(zhǔn)化流程，編制跟機(jī)自動(dòng)化參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)支架的自動(dòng)化控制；依據(jù)液壓支架壓力傳感器、行程傳感器配合工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了液壓支架跟機(jī)自動(dòng)噴霧、跟機(jī)收伸支架護(hù)幫板、跟機(jī)收伸支架頂梁、跟機(jī)移架、跟機(jī)推移刮板輸送機(jī)等功能。通過不斷完善跟機(jī)技術(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了液壓支架自動(dòng)跟機(jī)。

3.3 三機(jī)集中自動(dòng)化控制

在15305綜采工作面進(jìn)風(fēng)順槽監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)了工作面刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)集中自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)了工作面刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)集中啟?？刂?，單機(jī)啟?？刂?，工作面設(shè)備急停閉鎖。

3.4 工作面視頻監(jiān)控與語音通訊

在工作面每10架液壓支架頂梁上安裝1臺(tái)礦用本質(zhì)安全型視頻攝像儀。每臺(tái)攝像儀的視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過工作面信號(hào)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳輸至15305綜采工作面進(jìn)風(fēng)順槽監(jiān)控中心，監(jiān)控中心主機(jī)通過礦井自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)傳輸至地面調(diào)度指揮中心。視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過切換視頻攝像儀信號(hào)實(shí)時(shí)獲取綜采工作面采煤機(jī)運(yùn)行位置、方向及工作面實(shí)時(shí)生產(chǎn)情況。

在工作面每10架液壓支架控制器上方安裝1臺(tái)礦用本質(zhì)安全型語音通訊設(shè)備。實(shí)現(xiàn)了工作面與各設(shè)備及進(jìn)風(fēng)順槽監(jiān)控中心的實(shí)時(shí)語音通訊，方便，作業(yè)人員間的相互溝通及緊急情況下的語音預(yù)警，提高了工作效率。

3.5 工作面液壓支架實(shí)時(shí)礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

15305綜采工作面安裝期間為工作面每架液壓支架立柱配套安裝1個(gè)液壓支架壓力傳感器，便于實(shí)時(shí)采集每架液壓支架的礦壓數(shù)據(jù)，液壓支架壓力傳感器將實(shí)時(shí)礦壓數(shù)據(jù)傳輸至液壓支架控制器，為現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員操作液壓支架提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)。液壓支架礦壓數(shù)據(jù)經(jīng)由工作面信號(hào)轉(zhuǎn)換器將工作面實(shí)時(shí)礦壓數(shù)據(jù)傳輸至進(jìn)風(fēng)順槽監(jiān)控中心主機(jī)后通過礦井自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)將礦壓數(shù)據(jù)傳輸至公司地面調(diào)度指揮中心服務(wù)器進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)。利用礦壓分析軟件將礦壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后生成礦壓分析報(bào)告。

通過礦壓分析報(bào)告，對(duì)工作面回采過程中的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行總結(jié)分析，為下一周期工作面的頂板管理及工作面回采過程中的推進(jìn)速度進(jìn)行指導(dǎo)。

4 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的改善措施

通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)在陽煤集團(tuán)新大地公司15305綜采工作面的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)仍然有許多問題制約著自動(dòng)化控制系統(tǒng)在煤礦井下綜采工作面的全面推廣，只有不斷完善影響自動(dòng)化控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，才能使自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)揮其更大的作用。應(yīng)用中主要發(fā)現(xiàn)有如下幾個(gè)方面需要完善：

1）乳化液泵站的輸出壓力及流量。乳化液泵站輸出壓力的穩(wěn)定性、持續(xù)性，輸出流量是否充足是制約液壓支架跟機(jī)自動(dòng)化運(yùn)行是否順暢，能否實(shí)現(xiàn)液壓支架跟機(jī)自動(dòng)化的重要因素。乳化液泵站輸出壓力不夠、流量不足，會(huì)導(dǎo)致液壓支架反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)、動(dòng)作緩慢，從而影響跟機(jī)自動(dòng)化進(jìn)程，甚至造成整個(gè)工藝流程混亂，致使跟機(jī)自動(dòng)化無法實(shí)現(xiàn)。這就需要注重日常的乳化液泵站、乳化液管路、液壓支架的維護(hù)保養(yǎng)，設(shè)備配件、管路的各類技術(shù)指標(biāo)滿足技術(shù)要求。只有設(shè)備運(yùn)行良好，各類配件、管路及輔助設(shè)施滿足設(shè)備運(yùn)行要求，才能確保乳化液泵站輸出壓力及流量滿足液壓支架跟機(jī)自動(dòng)化的要求，才能更好地發(fā)揮綜采自動(dòng)化系統(tǒng)功效，更好地服務(wù)生產(chǎn)[2]。

2）自動(dòng)化信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性、實(shí)時(shí)性。信號(hào)能否實(shí)時(shí)、有效地在設(shè)備與設(shè)備控制器及順槽監(jiān)控中心之間進(jìn)行傳輸也是影響自動(dòng)化能否最終實(shí)現(xiàn)的重要因素。在應(yīng)用中仍需不斷完善信號(hào)傳輸?shù)母鱾€(gè)環(huán)節(jié)。

5 結(jié)論

通過實(shí)踐證明，綜采自動(dòng)化控制系統(tǒng)在陽煤集團(tuán)新大地公司15305綜采工作面的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了綜采工作面的跟機(jī)自動(dòng)化、礦壓在線監(jiān)測(cè)及視頻監(jiān)控，提高了工作面的生產(chǎn)效率及安全性，為加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理提供了科學(xué)依據(jù)[3-4]。通過不斷完善各個(gè)環(huán)節(jié)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)會(huì)越來越成熟，作用會(huì)越來越大，值得進(jìn)行推廣應(yīng)用。