綜采工作面智能開采關(guān)鍵技術(shù)實踐

侯本猛

兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦 山東菏澤 274700

為了全面提升我國開采煤礦資源的整體利用率，需要充分意識到應(yīng)用綜放綜采智能化開采技術(shù)的重要性，不斷優(yōu)化煤礦開采技術(shù)，確保開采工作效率和質(zhì)量，從而提升煤礦企業(yè)在市場的核心競爭力。

1 綜采智能化工作面開采關(guān)鍵技術(shù)特征

首先，液壓支架智能化控制，形成移架狀態(tài)自動決策控制、超前壓力預(yù)報、耦合系統(tǒng)監(jiān)控、記憶時序控制、噴霧降塵自動化等。其次，智能化控制采煤機(jī)，主要表現(xiàn)為采煤機(jī)位置精準(zhǔn)定位、自動規(guī)劃運行軌跡、滾筒高度自動化調(diào)節(jié)、自動化防碰撞、故障事故自動化診斷等，同時，根據(jù)工作面的具體產(chǎn)量，運輸機(jī)的工作負(fù)載、工作面地質(zhì)環(huán)境等方面的因素，實現(xiàn)對綜采智能化工作面的全面智能化控制。最后，工作運輸設(shè)備實現(xiàn)負(fù)載、啟動及運行狀態(tài)的智能化監(jiān)控，機(jī)尾可達(dá)到自動張緊的效果，各種類型的運行參數(shù)均可實現(xiàn)自動化控制。

2 薄煤層綜采智能化工作面開采關(guān)鍵技術(shù)要點

2.1 液壓支架跟機(jī)自動化控制

成套綜采液壓支架主要包括中部支架、過渡支架及超前支架，其基本結(jié)構(gòu)型式為兩柱掩護(hù)式，雙前后連桿、整體式頂梁底座及雙平衡千斤頂結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)件主要采用Q890 高強(qiáng)度材料，減小支架的質(zhì)量，提高其內(nèi)部空間。液壓支架采用超大伸縮比立柱，以提高支架對煤層高度的適應(yīng)性，側(cè)護(hù)板雙向可調(diào)。支架工作阻力為8000kN，支護(hù)強(qiáng)度為0.78-0.89MPa，推移步距為890mm。通過工作面智能控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以及壓力、行程、角度等傳感器，實時監(jiān)測支架支撐壓力與姿態(tài)，實現(xiàn)自動壓力補償，保持良好的支護(hù)效果；推移位置分段控制、自動工作面調(diào)直及支架空間姿態(tài)實時調(diào)節(jié)；按照采煤工藝要求實現(xiàn)工作面“三機(jī)”同步聯(lián)動，與等高采煤機(jī)自動實時跟機(jī)作業(yè)[1]。

2.2 遠(yuǎn)程干預(yù)采煤機(jī)及記憶割煤

以示范刀上所記錄的滾筒運行高度軌跡、滾筒姿態(tài)參數(shù)、工作面參數(shù)等作為基礎(chǔ)，開展智能化運算，構(gòu)建成記憶截隔模板的方式，在自動化截隔過程中對誤差進(jìn)行不斷修正，實現(xiàn)采煤機(jī)加減速、調(diào)高及臥底的自動化控制，井下技術(shù)人員可在回采巷道位置對采煤機(jī)實現(xiàn)遠(yuǎn)程干預(yù)。

2.3 智能設(shè)備列車及控制系統(tǒng)設(shè)計

工作面運輸巷中的動力負(fù)荷中心、泵站、電纜液管、工具箱、集控中心等布置在智能設(shè)備列車上，實現(xiàn)設(shè)備列車與工作面截割、運輸以及支護(hù)設(shè)備快速聯(lián)動，以及60m 電纜與液管的自動收放。該設(shè)備總長約260m，主要有錨固牽引裝置、自移軌道、推移控制系統(tǒng)、38 臺自移式平板車、遠(yuǎn)程遙控電液控制系統(tǒng)以及30 臺自動伸縮管纜裝置組成。錨固牽引裝置與自移式平板車互為支點，通過推移與遠(yuǎn)程電液控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，實現(xiàn)設(shè)備列車整體前移，1 個循環(huán)過程大約需要4min，移動步距約3.0m。該設(shè)備列車無需鋪設(shè)軌道、人工高空懸掛電纜與液管、移動絞車等繁重工作[2]。

2.4 超前支護(hù)及巷道設(shè)備遠(yuǎn)程遙控

以端頭支架作為基礎(chǔ)，構(gòu)建出鄰架控制命令，啟動轉(zhuǎn)載機(jī)控制器，準(zhǔn)備階段操作有效控制，控制器發(fā)出聲光報警，在端頭支架完成轉(zhuǎn)載機(jī)控制器執(zhí)行、推溜等操作，實現(xiàn)轉(zhuǎn)載機(jī)自動移動的功能。

2.5 泵站系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制

以網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、系統(tǒng)平臺等作為基礎(chǔ)，形成智能化供液控制系統(tǒng)，推動實現(xiàn)根據(jù)需求進(jìn)行液壓的控制和一體化聯(lián)動控制，電磁卸荷、智能變頻聯(lián)動控制，特別是將薄煤層工作面存在的變流量恒壓供液的難題較好解決，構(gòu)建出多級過濾體系，形成清潔度較高的供液保障機(jī)制，保證工作面液壓系統(tǒng)實現(xiàn)高質(zhì)量的用液安全性。

3 大采高綜采智能化工作面開采關(guān)鍵技術(shù)要點

3.1 綜采工作面采煤機(jī)智能化技術(shù)

在開采的過程中，液壓支架和采煤機(jī)是主要的工作設(shè)備，但從這些設(shè)備智能化技術(shù)來看，主要技術(shù)為：工作面礦壓大數(shù)據(jù)智能識別分析技術(shù)、采煤機(jī)記憶截割技術(shù)、等技術(shù)，其中在定位技術(shù)當(dāng)中，已經(jīng)取得效果的是機(jī)器視覺測量定位技術(shù)、紅外制導(dǎo)技術(shù)能夠?qū)㈤_采過程中工作面煤壁、頂板和采煤機(jī)之間的耦合關(guān)系展現(xiàn)出來，在回采中形成自動記憶截割及液壓支架自動跟機(jī)體系，是當(dāng)前開采面開采關(guān)鍵技術(shù)。

3.2 綜采工作面支護(hù)智能化技術(shù)

從目前綜采工作面支護(hù)情況看，液壓支架支護(hù)是常見的支護(hù)技術(shù)，從液壓支架支護(hù)技術(shù)智能工作實際應(yīng)用來看，其中最重要的技術(shù)是：液壓支架智能化自動跟機(jī)及推溜。當(dāng)前，智能化水平取得了較大的進(jìn)展，在應(yīng)用了液壓支架后，支護(hù)效果良好，但是在液壓支架智能化應(yīng)用依然有著較大的提高空間，從回采智能化技術(shù)進(jìn)展來看，可以進(jìn)行更為深層次的優(yōu)化，提升綜采工作面智能化水平[3]。

3.3 綜采工作面運輸系統(tǒng)智能化技術(shù)

從目前礦井運輸系統(tǒng)智能化進(jìn)展來看，主要是原煤運輸，從實際情況看，原煤運輸智能化對綜采工作面空間影響較大，從發(fā)展情況來看，原煤運輸設(shè)備采取一鍵啟停功能，全面實現(xiàn)綜采工作面運輸智能化發(fā)展。

3.4 視頻監(jiān)控智能化技術(shù)

視頻監(jiān)控是綜采工作面智能化發(fā)展的關(guān)鍵。綜采工作面相對于煤礦井下其他工作面的特點就是其視頻晃動非常明顯，粉塵大，影響遠(yuǎn)程視頻的效果，所以，通過實時數(shù)據(jù)采集傳輸至集控中心，顯示工作面傾角、采煤機(jī)的仰俯角、采高、臥底量、液壓支架姿態(tài)、工作面頂板煤壁等工況參數(shù)的非線性規(guī)律關(guān)系，探索基于高清視頻監(jiān)控智能化技術(shù)的綜采工作面高清成像研究，是更好提升綜采工作面視頻監(jiān)控智能化水平的關(guān)鍵。

4 結(jié)語

針對傳統(tǒng)綜采作業(yè)方案存在的綜采效率低、安全性差的問題，對智能化綜采技術(shù)方案進(jìn)行了論述。為實現(xiàn)井下智能化綜采作業(yè)奠定了基礎(chǔ)。