同忻煤礦千萬噸綜放面自動化技術(shù)探索與應(yīng)用

韓建斌 ，董合祥

（同煤國電同忻煤礦有限公司，山西 大同 037000）

0 引 言

隨著我國煤炭工業(yè)的快速發(fā)展，綜采工作面設(shè)備可視化、自動化、智能化程度得到了大幅度提高[1-6]。全國已有不少礦區(qū)對綜采自動化技術(shù)進(jìn)行了有益的實(shí)踐和探索，但對于特厚煤層綜放自動化工作面尚無成功的實(shí)踐案例。同煤集團(tuán)結(jié)合自身的實(shí)際情況，在國資委配套資金的支持下，決定以同忻煤礦8202綜放面為試驗(yàn)田，推動以液壓支架電液控制為基礎(chǔ)的自動化遠(yuǎn)程控制技術(shù)的探索與應(yīng)用，為類似條件下的礦井自動化、智能化積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。

1 同忻煤礦8202綜放面開采地質(zhì)條件

同忻煤礦位于大同煤田東南，是同煤集團(tuán)千萬噸礦井之一，所采煤層為石炭系C3～5#層。8202綜放面位于井田北二盤區(qū)，該面平均埋深479.12m，工作面走向長2184.5m，傾斜長度200m，煤層均厚15.26m，平均傾角1.5°，機(jī)采高度3.9m，放煤高度11.4m，采放比1：2.91。該面采用低位放頂煤生產(chǎn)工藝，ZF15000/27.5/42型支架管理頂板，8202綜放面鉆孔綜合柱狀圖見圖1。

圖1 8202綜放面鉆孔綜合柱狀圖

2 千萬噸綜放面自動化開采關(guān)鍵技術(shù)

8202綜放面煤層覆存條件簡單，屬特厚煤層堅硬頂板，開采強(qiáng)度大，為千萬噸綜放工作面，自動化技術(shù)在此類條件下的還沒有成功的案例。該面的自動化開采關(guān)鍵技術(shù)以天瑪電液控制為基礎(chǔ)，包括采煤機(jī)自動截割、支架自動跟機(jī)移架、支架自動放煤、視頻監(jiān)控技術(shù)。

2.1 采煤機(jī)截割關(guān)鍵技術(shù)

8202綜放面采用的機(jī)組為德國進(jìn)口艾柯夫SL500型機(jī)組，采用割煤端部斜切進(jìn)刀割三角工藝，為保證工作面“三直兩平”，機(jī)組在端部需來回掃底煤，保證前后刮板輸送機(jī)水平推出，根據(jù)此采煤工藝要求和工作面長度，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，編制了適應(yīng)該面條件下的自動化割煤狀態(tài)表，共編輯22個狀態(tài)，見表1。其中，最關(guān)鍵的參數(shù)是確定自動化狀態(tài)的轉(zhuǎn)換位置，以滿足機(jī)組按正規(guī)循環(huán)自動割煤和保證支架自動跟機(jī)移架的要求。

表1 SL500煤機(jī)自動化割煤狀態(tài)表

2.2 液壓支架自動跟機(jī)移架關(guān)鍵技術(shù)

8202綜放面共布置有液壓支架118臺，該面引進(jìn)北京天瑪?shù)腟AC型電液控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能大幅度提高支架控制的方便性、可靠性、安全性和自動化程度，為高產(chǎn)高效生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，圖2為SAC型電液控制系統(tǒng)配置連接圖。

圖2 支架SAC型電液控制系統(tǒng)

支架跟機(jī)自動化是通過設(shè)置支架控制器的程序?qū)崿F(xiàn)的，即“跟機(jī)參數(shù)”、“移架參數(shù)”、“護(hù)幫板參數(shù)”和“推溜參數(shù)”。經(jīng)過現(xiàn)場反復(fù)試驗(yàn)，對跟機(jī)程序的不斷優(yōu)化和跟機(jī)參數(shù)的不斷調(diào)整，確定了滿足該面支架自動跟機(jī)的最優(yōu)參數(shù)，即超前機(jī)組位置4架的支架，收護(hù)幫板和前伸梁；滯后機(jī)組位置4架的支架，自動移架；滯后機(jī)組位置6架的支架，伸收縮梁和護(hù)幫板；滯后機(jī)組位置14架的支架，推前溜，主要跟機(jī)移架參數(shù)見表2。

表2 主要跟機(jī)移架參數(shù)

2.3 放頂煤關(guān)鍵技術(shù)

8202綜放面回采的是石炭系C3～5#煤層，煤層平均厚度15.26m，如何高效的將頂煤放出，是一個很關(guān)鍵的問題。工作面所有的中間支架和過渡支架，均安裝了傾角傳感器和放煤控制器，通過設(shè)置控制器中“放煤參數(shù)”，可通過“時間參數(shù)”和“傾角參數(shù)”來控制后擺梁和后插板的動作，實(shí)現(xiàn)單架手動放煤和單架自動放煤，并能設(shè)定放煤循環(huán)次數(shù)。由于目前在煤矸識別方面，仍沒有安全有效的辦法，最后一名放煤工把剩余的頂煤放凈，做到“見矸關(guān)窗”，控制器主要放煤參數(shù)見表3。

表3 主要放煤參數(shù)

2.4 視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)

為確保實(shí)時動態(tài)掌握工作面情況，工作面共安裝40臺攝像儀，這40臺攝像儀能根據(jù)采煤機(jī)的位置，自動切換，確保采煤機(jī)割煤環(huán)境始終處于視頻監(jiān)控當(dāng)中。此外，我們還在工作面特殊區(qū)域安裝攝像儀，包括前后刮板輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾、轉(zhuǎn)載機(jī)、工作面安全出口、設(shè)備列車集控中心、皮帶頭等，這些特殊區(qū)域攝像儀能實(shí)時動態(tài)監(jiān)測這些關(guān)鍵部位的運(yùn)行情況、煤流情況，工作面安裝攝像儀見圖3。

圖3 井下支架主頂梁攝像儀

3 結(jié) 論

1）以同煤集團(tuán)同忻煤礦8202綜放面為研究對象，探索了適應(yīng)該面開采技術(shù)條件的自動化技術(shù)方案，包括采煤機(jī)自動截割技術(shù)、液壓支架自動跟機(jī)移架控制、自動放頂煤控制等關(guān)鍵技術(shù)，并依據(jù)方案進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)施。

2）該面自動化技術(shù)的應(yīng)用，既保證了安全生產(chǎn)，改善了作業(yè)環(huán)境，又提高了勞動效率，同時使工作面的可視化、信息化、數(shù)字化提升到一個新的水平。