薄煤層綜采遠程可視智能化三機配套設(shè)備的研究與應(yīng)用

姜輝+姚永+劉道龍

摘 要：棗礦集團濱湖煤礦主采煤層為16煤，16煤地質(zhì)條件差、煤層薄、煤層分布不均勻、局部含黃鐵礦結(jié)核的特點制約了濱湖煤礦的發(fā)展。濱湖煤礦在16煤主采工作面16108智能化工作面引進薄煤層可視智能化三機配套設(shè)備，采用SAM型綜采自動化控制系統(tǒng)，達到了降低職工勞動強度、減少工作面用人、提高生產(chǎn)效率的目的，取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。綜采遠程可視智能化設(shè)備是薄煤層開采發(fā)展的必然趨勢，是實現(xiàn)薄煤層礦井安全高效的有效途徑。

關(guān)鍵詞：薄煤層；智能化采煤；減人提效

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.070

1 16108智能化工作面地質(zhì)條件

16108智能化工作面為濱湖煤礦的16煤層工作面，位于-465水平，地面標高+32～+36m，工作面標高-478.9～-593.7m，走向長度953m，傾斜長度139m，煤厚1.25～1.50/1.35m，煤層厚度變化較小，結(jié)構(gòu)簡單，含一層夾矸，厚度0.03～0.23m，夾矸為泥巖、粘土巖、砂質(zhì)泥巖和炭質(zhì)砂巖，局部含黃鐵礦結(jié)核。

2 16108智能化工作面三機配套設(shè)備概況

16108智能化工作面遠程可視智能化三機配套設(shè)備的工作模式就是通過將液壓支架電液控制系統(tǒng)、采煤機智能化記憶截割系統(tǒng)、工作面視頻監(jiān)測系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)和影像上傳到位于順槽的監(jiān)控中心，監(jiān)控中心計算機對數(shù)據(jù)進行集成、處理后生成直觀形象的圖表或模擬動畫，操作人員據(jù)此通過監(jiān)控中心的支架遠程控制操作臺和煤機遠程控制操作臺實現(xiàn)對工作面支架自動跟機運行、煤機智能化記憶截割的“一鍵啟、?！?，對支架、煤機所有動作的遠程控制。

2.1 液壓支架電液控制系統(tǒng)

16108智能化工作面支架控制系統(tǒng)采用的是SAC型支架電液控制系統(tǒng)。本套系統(tǒng)包括液壓和電控兩個部分，在整個系統(tǒng)的最低層是每一個支架上的控制單元，他以一臺支架控制器為核心，配以人機交互界面，還包含了作為自動控制裝置必備的另外兩個環(huán)節(jié)：檢測環(huán)節(jié)和執(zhí)行環(huán)節(jié)。每個支架的控制單元并不是孤立的，通過在整個工作面建立工業(yè)以太網(wǎng)，實現(xiàn)了工作面所有控制器的數(shù)據(jù)互聯(lián)，充分發(fā)揮計算機控制的優(yōu)勢，使電控系統(tǒng)具備了諸如隔架操作、成組操作、支架跟機的自動化、安全保障等等先進的功能。

2.2 采煤機智能化記憶截割系統(tǒng)

16108智能化工作面采煤機智能化記憶截割系統(tǒng)選用的是TDECS采煤機記憶截割系統(tǒng)，可實現(xiàn)采煤機在工作面的無人自動記憶截割運行，很好的提升了采煤機的自動化水平。在正常生產(chǎn)之初，采煤機首先進入學習模式，手動操作割煤一刀作為示范刀，控制系統(tǒng)采集、存儲采煤機各位置下行進方向、速度、左右搖臂高度等姿態(tài)信息。在接下來的生產(chǎn)中，采煤機在自動運行模式下，根據(jù)記憶的截割軌跡進行自動割煤。當煤層條件發(fā)生較大變化時，可以通過人為就地干預或遠程干預對記憶數(shù)據(jù)進行修正，從而保證智能化記憶截割系統(tǒng)的可循環(huán)使用。

2.3 工作面視頻監(jiān)測系統(tǒng)

16108智能化工作面視頻監(jiān)測系統(tǒng)由支架視頻監(jiān)測系統(tǒng)和采煤機視頻監(jiān)測系統(tǒng)兩部分組成。支架視頻監(jiān)測系統(tǒng)是每6個支架安裝1臺攝像儀，安裝在支架的頂梁上，照射方向與風流方向一致；采煤機視頻監(jiān)測系統(tǒng)是每3個支架安裝1臺攝像儀，安裝在支架頂梁上，照射方向與煤壁方向垂直。攝像儀的視頻數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街骺赜嬎銠C的顯示器顯示，并可以隨采煤機位置變化顯示采煤機附近4臺的視頻，從而實現(xiàn)對支架自動跟機、采煤機智能化記憶截割的實時狀態(tài)進行監(jiān)控。

3 經(jīng)濟效益和社會效益

3.1 經(jīng)濟效益

（1）減少人員方面。薄煤層綜采遠程可視智能化三機配套設(shè)備的成功應(yīng)用節(jié)省了人力，降低了職工的勞動強度。工作面生產(chǎn)人員由人工操作時的8人減至2人。每年節(jié)省職工工資：2班×8000元/月×6人×12月=115.2萬元。（2）安全保障方面。本套設(shè)備通過創(chuàng)新設(shè)備操作方式，像隔架操作、支架和煤機遠程控制等操作方式的成功應(yīng)用，當工作面出現(xiàn)惡劣地質(zhì)條件時，保證了職工可以在遠離危險區(qū)域的支架下方甚至材料巷的監(jiān)控中心中完成設(shè)備操作，徹底將職工從最危險的地方解放出來，保障了職工的生命安全。（3）提高產(chǎn)能方面。薄煤層綜采遠程可視智能化三機配套設(shè)備的成功應(yīng)用使得生產(chǎn)過程中所有動作系統(tǒng)自動完成，無需人員干涉，簡化了生產(chǎn)工序；另外智能化采煤過程減少了人員主觀因數(shù)導致的反復開停機耽誤的時間，使整個采煤過程連續(xù)進行，實現(xiàn)了高產(chǎn)高效。本套設(shè)備正式投產(chǎn)后，月平均生產(chǎn)原煤10.5萬噸，相較于非智能化工作面多出產(chǎn)4.5萬噸，成效非常顯著。在提升產(chǎn)量的同時，通過更合理的三機配套，成功將工作面割矸量降低了100mm，噸煤煤質(zhì)提高了400大卡。

3.2 社會效益

隨著國家對煤礦安全要求的不斷提高，薄煤層綜采遠程可視智能化三機配套設(shè)備在降低職工勞動強度、減少工作面用人、提高生產(chǎn)效率、保障職工生命安全等方面取得了很好的成績，對濱湖煤礦安全高效生產(chǎn)的持續(xù)性具有十分重要的作用。薄煤層綜采遠程可視智能化三機配套設(shè)備的成功應(yīng)用代表山東省內(nèi)薄煤層智能化采煤的最高水平，具有很好的示范效應(yīng)，大大提高了濱湖煤礦、棗莊礦業(yè)集團公司及山東能源集團公司的知名度。

4 結(jié)語

薄煤層綜采遠程可視智能化三機配套設(shè)備是將多種跨學科技術(shù)應(yīng)用于綜采工作面，通過科學合理的設(shè)計新設(shè)備、研發(fā)新技術(shù)，將科學技術(shù)特別是高新技術(shù)運用到采煤工作面轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，實現(xiàn)綜采工作面降低勞動強度、減少用工成本、提高生產(chǎn)效率，最終達到高產(chǎn)高效、安全長治久安的目的?？梢曋悄芑擅菏潜∶簩泳C合機械化開采發(fā)展的必然趨勢，是實現(xiàn)薄煤層礦井安全高效的有效途徑。

參考文獻：

[1]黃曾華.綜采工作面自動化控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].工礦自動化，2013，39（10）：17-21.

[2]胡美紅.薄煤層綜采"三機"設(shè)備配套技術(shù)研究[J].煤礦機械， 2009，30（10）：172-173.

作者簡介：姜輝（1989-），男，山東滕州人，學士，助理工程師，主要從事薄煤層開采與煤礦安全管理工作。