智能機(jī)械化放頂煤工作面在長(zhǎng)平礦的應(yīng)用實(shí)踐

元雪鵬

（山西晉城長(zhǎng)平煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048006）

1 工作面概況

5302 放頂煤工作面位于3#煤五盤區(qū)南翼，標(biāo)高979～1170 m，工作面走向長(zhǎng)度1 509.17 m（幫-停），傾斜長(zhǎng)度295.00 m（幫-幫），煤層均厚5.64 m。該工作面在回采至1066 m 處布置有第二切眼，長(zhǎng)96 m，第二停采線距第二切眼156 m。

2 5302 工作面巷道布置概況

5302 放頂煤工作面三條大巷均為矩形斷面，支護(hù)采用錨網(wǎng)鎖聯(lián)合支護(hù)。53021 巷用于主進(jìn)風(fēng)、運(yùn)煤、供液、供水，53022 巷用于回風(fēng)，53023 巷用于輔助進(jìn)風(fēng)、供電和輔助運(yùn)輸，巷道特征見表1。

3 放頂煤采礦方法

回采工序：割煤→拉架→推前刮板輸送機(jī)→放頂煤→拉后刮板輸送機(jī)→清煤。

3.1 割煤

本工作面割煤方式采用雙向割煤，采高3.2 m，截深0.8 m。其中機(jī)頭、機(jī)尾進(jìn)刀采用手動(dòng)模式（機(jī)頭1#～18#架、機(jī)尾152#～170#架），中部采用記憶截割模式割煤（19#～151#架）。

3.1.1 機(jī)頭斜切進(jìn)刀（1#～18#架）

機(jī)組割透機(jī)頭煤壁后，依次手動(dòng)推移刮板輸送機(jī)，煤機(jī)后方刮板輸送機(jī)彎曲段不小于20 m；進(jìn)刀完成后手動(dòng)推移刮板輸送機(jī)至平直狀態(tài)，并將后溜機(jī)頭大架拉回；移第一次端頭架及轉(zhuǎn)載機(jī)，先降端頭2#架（采面?zhèn)龋┫蚯耙?，端頭2#架移到位后升緊支架，閉鎖轉(zhuǎn)載機(jī)上閉鎖鍵，推移轉(zhuǎn)載機(jī)到位后降端頭1#架（煤柱側(cè)）移至與2#架平行位置進(jìn)入割煤狀態(tài)。

3.1.2 中部割煤（19#～151#架）

中部采用智能化回采，工作面液壓支架隨采煤機(jī)進(jìn)行自動(dòng)跟機(jī)作業(yè)，同時(shí)啟用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)工作面找直，保證前刮板輸送機(jī)的直線度。采煤機(jī)采用智能截割模式進(jìn)行智能化自動(dòng)割煤，割煤工程中須及時(shí)觀察支架頂板情況、支架姿態(tài)、電液控控制器狀態(tài)以及頂板破碎或片幫嚴(yán)重情況，出現(xiàn)特殊情況須及時(shí)停止割煤或者進(jìn)入手動(dòng)模式，以免造成設(shè)備事故或?yàn)?zāi)害事故。

3.1.3 機(jī)尾斜切進(jìn)刀（152#～170#架）

機(jī)尾斜切進(jìn)刀需注意機(jī)組割透機(jī)尾煤壁前，先將超前支架前移，保證超前支架不影響滾筒割煤。機(jī)組割透機(jī)尾煤壁后，依次手動(dòng)推移刮板輸送機(jī)，煤機(jī)后方刮板輸送機(jī)彎曲段不小于20 m。

3.2 拉架

本工作面采用智能化電液控系統(tǒng)控制液壓支架的移架，可采用鄰架、成組、自動(dòng)跟機(jī)、自動(dòng)移超前架四種形式操作：（1）鄰架操作，液壓支架通過(guò)電液控手動(dòng)模式進(jìn)行單架移架；（2）成組操作，液壓支架通過(guò)電液控手動(dòng)模式進(jìn)行成組移架；（3）自動(dòng)跟機(jī)操作，液壓支架通過(guò)自動(dòng)跟機(jī)模式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移架程序；（4）移超前架操作，因長(zhǎng)平煤田賦存條件影響，工作面頂板容易出現(xiàn)破碎，實(shí)際回采過(guò)程中需要超前拉架。采煤機(jī)割透機(jī)頭（尾）后，由支架工將工作面頂板破碎處的支架提前拉出；若出現(xiàn)個(gè)別支架不能及時(shí)拉出時(shí)本架報(bào)警啟動(dòng)，由人工干預(yù)將超前架拉出。

3.3 推前刮板輸送機(jī)

19#～152#在自動(dòng)跟機(jī)模式下，由慣性導(dǎo)航LASC 系統(tǒng)協(xié)同電液控系統(tǒng)進(jìn)行前部刮板輸送機(jī)自動(dòng)找直，電液控系統(tǒng)控制液壓支架滯后機(jī)組后滾筒10 架自動(dòng)順序跟機(jī)推刮板輸送機(jī)，保證刮板輸送機(jī)直線度。1#～18#、152#～170#進(jìn)行手動(dòng)模式推刮板輸送機(jī)，推移步距為0.8 m。推出刮板輸送機(jī)后，需控制刮板輸送機(jī)溜槽水平方向彎曲度≤3°，垂直方向≤1°，彎曲段長(zhǎng)度不小于17.5 m。

在當(dāng)前普通本科院校進(jìn)行改革或轉(zhuǎn)型的形勢(shì)下，旅游管理作為一門實(shí)踐應(yīng)用型較強(qiáng)的專業(yè)，其實(shí)踐教學(xué)體系一直處于較為混亂的狀態(tài)；各學(xué)校由于受制于設(shè)施設(shè)備、師資等原因，沒有形成完善的實(shí)踐教學(xué)體系。從涉及實(shí)踐教學(xué)的三個(gè)環(huán)節(jié)(專業(yè)必修課、專業(yè)選修課、集中實(shí)踐環(huán)節(jié))入手，提出了課程實(shí)習(xí)、課堂模擬、校內(nèi)實(shí)訓(xùn)、頂崗實(shí)習(xí)、研究性實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐等實(shí)踐教學(xué)形式，構(gòu)建起實(shí)踐教學(xué)體系，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、教師隊(duì)伍、資金支持和企業(yè)合作進(jìn)行支持。

3.4 放頂煤

以手動(dòng)放煤為主、智能化放煤為輔的放煤方式。

（1）智能化放煤按時(shí)間頻次滯后采煤機(jī)后滾筒20 架自動(dòng)順序放煤，單架放煤，每架放煤時(shí)間15 s，第1 個(gè)放煤工始終跟隨采煤機(jī)，隨時(shí)觀察尾梁、插板狀態(tài)及自動(dòng)放煤效果（見矸即停），第2、3 個(gè)放煤工隨時(shí)進(jìn)行第二輪補(bǔ)充放煤。

（2）手動(dòng)放煤采用電液控手動(dòng)模式，用支架遙控器在架間進(jìn)行放煤操作，并隨時(shí)觀察尾梁、插板狀態(tài)及放煤效果，手動(dòng)放煤采用雙輪順序分段放煤方式。放煤過(guò)程中，見矸石須立即停止放煤。

（3）放頂煤操作要求：放頂煤工序與割煤工序平行作業(yè)，移架滯后上滾筒3～5 架，放煤滯后移架距離為5～10 個(gè)架；放煤工先將支架升緊，初撐力達(dá)標(biāo)之后再放煤；放煤過(guò)程中，應(yīng)相互配合，避免放煤量過(guò)大；大塊煤卡阻影響放煤時(shí)，可升降尾梁或使用插板將大塊煤破碎；當(dāng)發(fā)現(xiàn)頂板大塊矸石時(shí)，及時(shí)將后尾梁擺起插板伸出，關(guān)閉放煤口停止放煤，防止矸石混入煤中。

3.5 拉后刮板輸送機(jī)

采用手動(dòng)模式成組拉后刮板輸送機(jī)，當(dāng)工作面支架放完煤后，滯后10 架拉后刮板輸送機(jī)。該工序需注意順序拉后刮板輸送機(jī)并控制步距為0.8 m，移完排頭架須及時(shí)拉后刮板輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾。

3.6 清煤

清煤需充分利用班前、班后時(shí)間；清煤時(shí)按下本架電液控制器閉鎖，面向機(jī)尾清煤；清煤完畢，需及時(shí)拔出閉鎖鍵。清煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：清煤后2 m2范圍內(nèi)浮煤厚度不大于30 mm。

表1 巷道技術(shù)特征表

4 智能化回采工藝

工作面集控中心一鍵啟動(dòng)工作面乳化液泵站、皮帶輸送機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板輸送機(jī)；采煤機(jī)采用記憶截割模式，支架通過(guò)SAC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移架，采煤機(jī)LASC 系統(tǒng)協(xié)同SAC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)刮板機(jī)的自動(dòng)找直；地面分控中心、工作面集控中心通過(guò)SAM 系統(tǒng)對(duì)綜采工作面采煤機(jī)、液壓支架、運(yùn)輸設(shè)備、供液設(shè)備、供電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)做出操控調(diào)整。

5302 放頂煤工作面智能化裝備是結(jié)合長(zhǎng)平井下現(xiàn)有的綜放采煤工藝，配置SAM 自動(dòng)化控制系統(tǒng)1 套、SAC 電液控自動(dòng)化控制系統(tǒng)1 套、MG500/1170-AWD1 型采煤機(jī)。5302 放頂煤工作面智能化裝備可以實(shí)現(xiàn)以下六大功能。

采用LSAC 技術(shù)，通過(guò)在采煤機(jī)上安裝基于高精度專用慣性陀螺儀的采煤機(jī)位置測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工作面直線度自動(dòng)調(diào)整。

（2）工作面智能化記憶截割

記憶截割模型通過(guò)記憶分析示范刀的工作參數(shù)、割煤軌跡、割煤機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并進(jìn)行智能化運(yùn)算，形成自由曲線記憶截割方式。按照實(shí)際學(xué)習(xí)的采煤工藝實(shí)現(xiàn)全工作面自動(dòng)截割運(yùn)行。同時(shí)，在自動(dòng)截割過(guò)程中可以根據(jù)工作面情況進(jìn)行在線修正，實(shí)現(xiàn)截割模型與工作面的實(shí)際情況一致。

（3）工作面智能化自動(dòng)跟機(jī)

通過(guò)分析工作面煤層產(chǎn)狀、采煤機(jī)運(yùn)行參數(shù)、圍巖壓力、液壓支架工況等信息，將工作面的連續(xù)生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)劃分并具備自動(dòng)分析決策功能，實(shí)現(xiàn)液壓支架跟機(jī)動(dòng)作的智能控制。

（4）工作面智能化遠(yuǎn)程集控

實(shí)現(xiàn)在地面分控中心和井下順槽集控中心對(duì)綜采工作面采煤機(jī)、液壓支架、運(yùn)輸設(shè)備、供液設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行工況監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)化控制?！耙绘I啟停”功能能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的有序啟動(dòng)和停止，數(shù)據(jù)傳輸高速精確，當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)偏離或設(shè)備工況數(shù)據(jù)異常時(shí)，可及時(shí)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行人工遠(yuǎn)程干預(yù)。

（5）工作面智能化視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控功能實(shí)時(shí)顯示操作設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)狀況，為全工作面所有操作人員提供語(yǔ)音預(yù)警信息，對(duì)綜采工作面主要設(shè)備及圍巖環(huán)境實(shí)施無(wú)盲區(qū)視頻監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)工作面安全高效管理。

（6）工作面智能化人員識(shí)別

主動(dòng)防護(hù)、本質(zhì)安全，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的人員識(shí)別以及安全保護(hù)功能。

5 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

采用智能化采煤方法，5302 工作面的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表

6 結(jié)論

長(zhǎng)平礦5302 放頂煤工作面配備了具有記憶能力、學(xué)習(xí)能力、感知能力和決策能力的綜采裝備，采煤機(jī)采用記憶截割模式，支架通過(guò)SAC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移架，采煤機(jī)LASC 系統(tǒng)協(xié)同SAC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)刮板機(jī)的自動(dòng)找直。智能化放頂煤采礦技術(shù)在長(zhǎng)平礦應(yīng)用以來(lái)，該采礦方法的優(yōu)勢(shì)逐步體現(xiàn)，日產(chǎn)原煤達(dá)10 250 t，回采率達(dá)到93%，回采工效82.0 t/工，實(shí)現(xiàn)減人增產(chǎn)提質(zhì)的效果。