淺談煤礦綜采工作面自動化技術(shù)

王 飛（亳州煤業(yè)股份綜采二區(qū),安徽 淮北 235000）

淺談煤礦綜采工作面自動化技術(shù)

王 飛
（亳州煤業(yè)股份綜采二區(qū),安徽 淮北 235000）

煤礦的開采工作環(huán)境非常惡劣，運(yùn)用自動化采煤技術(shù)可以降低采煤工作風(fēng)險，提高工作效率，降低勞動強(qiáng)度。因此，探討研究自動化采煤技術(shù)有利于促進(jìn)煤礦企業(yè)安全高效生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。本文對煤礦綜采工作面自動化技術(shù)進(jìn)行探討。

煤礦；綜采工作面；自動化

0 引言

我國的煤炭開采雖然經(jīng)過多年的發(fā)展，依然存在很多問題，作為煤炭工作的第一線，綜采工作面的技術(shù)水平?jīng)Q定著采煤的工作效率。只有保證綜采工作面的安全，才能確保煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)。目前，個別礦井已經(jīng)將自動化技術(shù)應(yīng)用到綜采生產(chǎn)上，自動化技術(shù)與相關(guān)設(shè)備得到了傳播應(yīng)用。

1 自動化綜采工作面的現(xiàn)狀

綜采工作面是煤礦生產(chǎn)的第一線，也是整個采煤系統(tǒng)中最復(fù)雜的部分，大部分的采煤設(shè)備都集中在這里，并且設(shè)備之間相互協(xié)作，共同完成采煤工作，任何設(shè)備都不能脫離其他設(shè)備單獨(dú)工作，設(shè)備與設(shè)備之間的聯(lián)系非常密切，同時這些設(shè)備的運(yùn)行還要考慮其所在環(huán)境的影響，設(shè)備所處地方的地質(zhì)條件也是制約采煤設(shè)備運(yùn)行的一大重要因素。一個標(biāo)準(zhǔn)的綜采面需要多達(dá)200臺甚至300多臺設(shè)備共同工作，這些設(shè)備中有采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)等等，其中的支架數(shù)量就有100多至200多架，這么多設(shè)備共同工作，要做到完美配合，實(shí)現(xiàn)自動化難度很大。隨著自動化技術(shù)的研究日漸成熟與采煤工藝的日趨完善，在某些地質(zhì)條件允許的情況下，可以做到采煤工作的自動化。綜合目前部分自動化礦井的實(shí)驗(yàn)研究以及在實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目上技術(shù)的突破，綜采工作面的自動化技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，并且進(jìn)入實(shí)用階段，隨著實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的不斷運(yùn)行，不斷地發(fā)現(xiàn)問題并且改進(jìn)設(shè)備性能，產(chǎn)品的性能會不斷提高，標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備也將會在不遠(yuǎn)的將來出現(xiàn)，目前少人或無人的自動化綜采工作面已經(jīng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行了。

2 綜采工作面設(shè)備及自動化系統(tǒng)構(gòu)成

（1）綜采工作面主要設(shè)備構(gòu)成。1）主采機(jī)組：液壓支架設(shè)備、乳化液泵站設(shè)備、采煤設(shè)備、刮板設(shè)備；2）轉(zhuǎn)載運(yùn)輸：破碎設(shè)備、皮帶輸送設(shè)備、轉(zhuǎn)載設(shè)備等。其中在工作系統(tǒng)中，液壓支架設(shè)備屬于工作面支護(hù)設(shè)備，支架的種類很多，各自所起的作用也各不相同，其中端頭支架主要支護(hù)端頭空間巷道圍巖，超前支架主要是對兩側(cè)巷道圍巖進(jìn)行超前支護(hù)。乳化液泵站設(shè)備則是液壓支架設(shè)備的動力源，其中噴霧泵站主要是給采煤機(jī)等設(shè)備供應(yīng)冷卻水和噴霧壓力水。輸送機(jī)屬于移動式設(shè)備，能夠隨著工作面自行移動，破碎機(jī)則是位于轉(zhuǎn)載機(jī)上部，把工作面運(yùn)來的煤破碎到一定粒度后轉(zhuǎn)載到皮帶機(jī)上運(yùn)走。

（2）綜采工作面自動化系統(tǒng)構(gòu)成。綜采工作面的自動化系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)、傳感器、工況檢查、故障診斷等系統(tǒng)，各個設(shè)備的自動化技術(shù)有機(jī)結(jié)合，協(xié)同工作才是采煤自動化的核心。其中的重點(diǎn)技術(shù)有煤層與巖石分界技術(shù)、刮板推進(jìn)技術(shù)、故障診斷技術(shù)等。

3 煤礦綜采工作面生產(chǎn)作業(yè)自動化

（1）采煤機(jī)控制。在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，采煤機(jī)的工作依靠儲存參數(shù)的設(shè)定進(jìn)行自動運(yùn)行，采煤機(jī)的自動控制主要分為牽引控制、滾筒控制。我們根據(jù)采煤機(jī)所處的實(shí)際地質(zhì)狀況確定采煤機(jī)的控制方式。采煤機(jī)在第一刀割煤后，及時儲存所取得的技術(shù)參數(shù)，并于后續(xù)技術(shù)參數(shù)做對比，加以限制，禁止割煤超出儲存尺寸。

（2）綜采工作面輸送機(jī)負(fù)載控制。根據(jù)輸送機(jī)的電機(jī)工作電流的變化我們可以知道輸送機(jī)的負(fù)載變化，同樣，根據(jù)刮板鏈條的的受力大小變化我們也可以監(jiān)控到這一現(xiàn)象，根據(jù)電機(jī)電流變化及刮板鏈條受力變化我們可以利用自動控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)采煤機(jī)的速度實(shí)現(xiàn)落煤量的調(diào)整，同時，如果電流過大或刮板鏈條受力太大，輸送機(jī)控制系統(tǒng)會向采煤機(jī)發(fā)出信號，使采煤機(jī)降低速度或者停止工作。

（3）液壓支架的控制。液壓支架的自動控制原理是液壓支架通過接收采煤機(jī)的信號，確定采煤機(jī)所處位置進(jìn)行推溜或移架，從而實(shí)現(xiàn)支架的運(yùn)動功能。采煤機(jī)需要通過自身所帶的紅外線發(fā)射裝置發(fā)射紅外線信號，由液壓機(jī)上的控制裝置接收信號并且確定其位置，然后由液壓支架上的電液控制系統(tǒng)要求支架完成一系列動作，電液控制系統(tǒng)采用PM4控制器。

4 煤礦自動化綜采工作面的發(fā)展途徑

要想實(shí)現(xiàn)綜采工作面的自動化，我們需要著重從下面三個方面改變我們的認(rèn)識：（1）建立系統(tǒng)概念，綜采工作面上的所有設(shè)備需要共同協(xié)作，一起完成采煤工作，所以我們要把所有設(shè)備當(dāng)作一個系統(tǒng)機(jī)組，整個綜采工作面上的所有設(shè)備整體協(xié)同工作，其中的采煤機(jī)，輸送機(jī)等等設(shè)備只是其中的一個設(shè)備所有設(shè)備在整體測控系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)控制下形成一個有機(jī)整體，共同完成回采工作；（2）建立系統(tǒng)概念后，要有意識弱化局部設(shè)備的控制功能，把重心放在局部設(shè)備的執(zhí)行、通信、保護(hù)功能上，局部設(shè)備不停收集大量信息：設(shè)備狀態(tài)、位置、速度、所處地質(zhì)數(shù)據(jù)等，在信息回傳后控制系統(tǒng)進(jìn)行大量運(yùn)算，然后根據(jù)所處地質(zhì)條件和各部分關(guān)系確定所應(yīng)該進(jìn)行的動作，只有這樣才能保證各個設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行、相互配合、各不干涉；（3）自動化技術(shù)運(yùn)行與人工操作截然不同，在設(shè)計(jì)控制軟件時應(yīng)該盡量優(yōu)化程序，使各個設(shè)備能更好運(yùn)行，真正的自動化運(yùn)行不是以設(shè)備為主，而是以自動化控制系統(tǒng)為主導(dǎo)，這就需要我們真正的深入生產(chǎn)現(xiàn)場，了解設(shè)備的工作情況，各設(shè)備之間的配合狀況。在實(shí)際工作時由采煤工藝工程師操作采煤系統(tǒng)。從這個角度理解自動化綜采面應(yīng)該被認(rèn)為是一個具備割煤、支護(hù)、裝煤、運(yùn)煤等一系列動作的大型機(jī)器，操作人員操作的不是每一臺具體的設(shè)備，而是整體的控制系統(tǒng)。

5 結(jié)語

總之，由于煤礦工作環(huán)境惡劣，地質(zhì)條件復(fù)雜等原因，要想提高采煤技術(shù)，只有實(shí)現(xiàn)綜采工作面的全面自動化，而這樣才能提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，減少安全隱患，加快煤炭企業(yè)的發(fā)展。

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王飛（1987-），安徽淮北人，研究方向：綜采及綜采機(jī)電。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.052