煤礦主要綜采設(shè)備的智能化聯(lián)控綜采技術(shù)研究

陳 璐

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司， 山西 大同 037003）

引言

在煤礦開采中，自動化控制技術(shù)解決了綜采效率低與安全性較差的問題，由于綜采作業(yè)環(huán)境條件比較復(fù)雜，造成自動化綜采控制計(jì)劃不能使其自動化控制得以實(shí)現(xiàn)，尤其是液壓支架、刮板輸送機(jī)與采煤機(jī)間，移架的調(diào)整與定位需要憑借人工來實(shí)現(xiàn)，效率比較低、安全性也比較差，制約著煤礦井下的綜采安全性與效率。為了實(shí)現(xiàn)自動化控制技術(shù)與煤礦井下的綜采操作過程相結(jié)合，因此，提出了礦井智能化聯(lián)控綜采技術(shù)并展開分析。

1 智能化聯(lián)控系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)

智能化聯(lián)控系統(tǒng)是聯(lián)動控制綜采工作面的關(guān)鍵設(shè)備，主要是對采煤機(jī)進(jìn)行控制，自動截割操作依據(jù)截割計(jì)劃實(shí)施，智能化聯(lián)控系統(tǒng)接收并傳遞采煤機(jī)實(shí)時運(yùn)轉(zhuǎn)狀況與截割的具體位置等信息[1-2]。當(dāng)系統(tǒng)把所有信息都接收之后，判斷出采煤機(jī)與支架的位置，繼而再控制支架，并進(jìn)一步實(shí)施護(hù)幫板的伸縮、跟機(jī)移架等，可以使支架運(yùn)行被自動跟機(jī)。與此同時，判斷煤量的裝置被設(shè)置在其刮板輸送機(jī)上，其可以實(shí)時監(jiān)測落煤量，按照系統(tǒng)提前設(shè)置的煤量與牽引速度相匹配的實(shí)際狀況，對采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行調(diào)整。圖1 為智能化聯(lián)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

從圖1 中可以看出，綜采設(shè)備層、井下監(jiān)控層與地面管理層構(gòu)成了智能化聯(lián)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，支架控制器與傳感器組成了設(shè)備層，而且支架控制器設(shè)置到了液壓支架中，傳感器是設(shè)置到了采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)中，主要作用是實(shí)時監(jiān)測液壓支架、刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)的運(yùn)行情況，與此同時，還要對遠(yuǎn)程檢測單元輸送的調(diào)控命令進(jìn)行執(zhí)行。聯(lián)動控制器、井下控制中心、不間斷電源構(gòu)成了井下監(jiān)控層，其作用是處理與分析井下設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況與綜采面監(jiān)測的可視化等的數(shù)據(jù)。地面監(jiān)控中心構(gòu)成了地面管理層，其作用主要是實(shí)時監(jiān)測井下綜采面實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，與此同時，遠(yuǎn)程控制可以按照井下的真實(shí)狀況來實(shí)施。

圖1 智能化聯(lián)控系統(tǒng)機(jī)構(gòu)

2 液壓支架跟機(jī)控制的分析

當(dāng)進(jìn)行綜采作業(yè)時，采煤機(jī)會順著綜采面持續(xù)前移，以采煤機(jī)的實(shí)際位置為依據(jù)來調(diào)整前液壓支架與后液壓支架的支護(hù)姿勢，防止采煤機(jī)進(jìn)行截割時碰撞到支架護(hù)幫板，而且支架位于采煤機(jī)之后仍要持續(xù)調(diào)整，使支護(hù)所需的可靠性得到滿足。

液壓支架、采煤機(jī)之間的協(xié)同關(guān)系與井下綜采的操作過程相結(jié)合，因此，提出了液壓支架跟機(jī)控制計(jì)劃，首先由于編碼器、紅外線等定位裝置安置到液壓支架與采煤機(jī)上，兩個裝置能夠判定液壓支架與采煤機(jī)的相互位置所處的狀態(tài)；其次在按照提前設(shè)置的移動支架的方法來對液壓支架的運(yùn)行進(jìn)行控制，進(jìn)而使采煤機(jī)與支架組的聯(lián)動控制所需要的要求得到了滿足，下頁圖2 為液壓支架跟機(jī)控制流程圖。

圖2 液壓支架跟機(jī)控制流程圖

與采煤機(jī)的割煤措施相結(jié)合，通過驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，在采煤機(jī)實(shí)際運(yùn)行時，實(shí)施收護(hù)幫板操作的是與進(jìn)給相同方向的支架中第7 個，實(shí)施移架的是機(jī)身之后支架的第7～11 個，實(shí)施打護(hù)幫板操作的是其機(jī)身之后支架的第13～16 個，實(shí)施推溜的是其機(jī)身之后支架的第18～25 個，進(jìn)而使自動跟機(jī)運(yùn)行控制所需要的要求得到滿足，使井下支架的安全與準(zhǔn)確性得到得到提升。

3 支架控制器的分析

在井下支架控制中最關(guān)鍵的就是支架控制器，支架控制器不但可以對支架的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行收集，還可以對支架的運(yùn)行進(jìn)行控制，所以會把SAC電液控制系統(tǒng)設(shè)置在支架控制器中，當(dāng)有調(diào)節(jié)信號被智能控制系統(tǒng)所接收之后，可以馬上把其命令發(fā)出來，使自動控制所需要的所有條件得到滿足，圖3為新型支架控制器結(jié)構(gòu)圖。

從圖3 中能夠發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)總線可以把井下的全部支架控制器進(jìn)行連接，控制液壓支架中的換向閥可以由支架電液控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，能夠使自動控制液壓支架得到滿足，實(shí)時監(jiān)測井下支架所處的支護(hù)情況可以由所有的傳感器設(shè)備來完成，不但可以給調(diào)控系統(tǒng)供給依據(jù)，還可以實(shí)時反饋調(diào)整支架的狀況，使調(diào)控的準(zhǔn)確性得到滿足。

圖3 新型支架控制器結(jié)構(gòu)圖

4 刮板輸送機(jī)智能控制的分析

刮板輸送機(jī)主要是對井下的物料進(jìn)行運(yùn)輸，恒速運(yùn)行是傳統(tǒng)刮板輸送機(jī)的主要形式，可是因?yàn)榫麻_采煤炭的速度有比較大的波動，就會造成由于時間段不同，開采量也不同，所以當(dāng)運(yùn)行刮板輸送機(jī)時電能就會有比較大的浪費(fèi)。與井下的真實(shí)狀況相結(jié)合，把稱重裝置設(shè)置到刮板輸送機(jī)中的落煤點(diǎn)的位置，讓智能控制系統(tǒng)自動接收落煤量，如果額定煤量大于煤量，那么就把刮板輸送機(jī)的速度降低，如果小于，那么就把其速度提高。按照實(shí)際使用得知，新型智能控制系統(tǒng)可以把刮板輸送機(jī)的運(yùn)行的總耗電量下降13.8%，使井下運(yùn)輸物料的安全性得到提高。

該智能化聯(lián)控綜采技術(shù)可以縮減井下綜采面的人員，從40 人下降至12 人，使人員數(shù)量下降了70%，使綜采的效率升高了23.6%，可進(jìn)一步促進(jìn)礦井綜采作業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化無人化。

5 結(jié)語

1）綜采面設(shè)備層、井下監(jiān)控層、地面管理層構(gòu)成了智能聯(lián)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，可以使井下綜采的核心設(shè)備的三機(jī)聯(lián)動的運(yùn)行得到控制。

2）編碼器定位裝置與紅外線定位裝置的應(yīng)用，可以保證液壓支架與采煤機(jī)更準(zhǔn)確地定位，使自動跟機(jī)控制的條件得到滿足。

3）新型智能化聯(lián)控綜采技術(shù)把刮板輸送機(jī)的運(yùn)行的總耗電量下降13.8%，縮減井下綜采面的人員，使人員數(shù)量下降了70%，使綜采的效率升高了23.6%，可進(jìn)一步促進(jìn)礦井綜采作業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化無人化。