煤礦綜采工作面全系統(tǒng)智能化控制的實現(xiàn)

溫亞君

【摘?要】為有步驟推進(jìn)煤礦綜采工作面的自動化、智能化以及少人化進(jìn)程，實現(xiàn)煤礦綜采工作面采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)以及液壓支架的協(xié)同控制成為至關(guān)重要的一環(huán)。協(xié)同控制本質(zhì)上是工業(yè)過程控制，為保證過程控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要設(shè)計有效的控制策略。協(xié)同控制是在對過程控制進(jìn)行合理描述的基礎(chǔ)上，將各部分的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化處理，并實現(xiàn)工業(yè)控制過程的自動化和智能化。國內(nèi)外學(xué)者針對綜采工作面的單機(jī)設(shè)備以及控制性能做了較多的研究，但對“三機(jī)”設(shè)備的協(xié)同控制研究得較少，且僅局限局部設(shè)備之間的協(xié)同控制。

【關(guān)鍵詞】煤礦綜采;全系統(tǒng);智能化控制

中圖分類號：TD823???文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言

為了更好地預(yù)防和規(guī)避在開采煤礦過程中可能產(chǎn)生的安全事故，我國各大煤礦開采企業(yè)，對開采階段實行嚴(yán)格的安全監(jiān)督管理制度，雖然取得一定的成果，但是煤礦開采過程中受到各種環(huán)境因素的影響，很容易產(chǎn)生不可預(yù)測的事故，只要有工作人員進(jìn)入礦場，就存在安全事故發(fā)生的可能性。因此，有專家研制出了無人化開采的技術(shù)，但是當(dāng)前人們對煤礦綜采工作面無人化開采的內(nèi)涵、可操作性以及實現(xiàn)方式方面還存在較大的爭議。

1 國內(nèi)綜采設(shè)備現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，中國綜采設(shè)備的發(fā)展已從機(jī)械化和電氣化階段發(fā)展進(jìn)入自動化階段，其中綜采液壓支架電液控制、三機(jī)啟?？刂坪筒擅簷C(jī)跟機(jī)控制均已初步實現(xiàn)智能自動化，通過覆蓋全礦井工業(yè)以太網(wǎng)的構(gòu)建，各種類型的視頻監(jiān)控裝置不斷覆蓋綜采面，為井下作業(yè)的全面自動化開展提供了必要基礎(chǔ)。但多數(shù)礦井綜采面設(shè)備只是部分實現(xiàn)了集中控制，多數(shù)設(shè)備仍為單機(jī)控制。因此，需要針對性地進(jìn)一步完善自動化控制方案，構(gòu)建完整的自動化控制系統(tǒng)軟件，并配套相應(yīng)的視頻技術(shù)，確保綜采面自動化控制的遠(yuǎn)程可視化。

2 智能綜采控制系統(tǒng)的記憶策略

傳統(tǒng)的記憶截割控制策略主要是通過記錄人工控制下的采煤機(jī)截割滾筒的截割路徑來實現(xiàn)自動截割作業(yè)，但由于煤礦井下地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，采煤機(jī)在綜采作業(yè)過程中作用在截割機(jī)構(gòu)上的阻力變化較大。傳統(tǒng)的記憶截割在應(yīng)用過程中存在著靈活性差、綜采效率低下的問題，因此本文在傳統(tǒng)記憶截割的基礎(chǔ)上提出了一種融合了煤層截割阻力預(yù)判系統(tǒng)的智能化的記憶截割綜采策略，其利用對煤層地質(zhì)條件的勘察，評估出各個路徑上的煤炭的硬度情況，結(jié)合采煤機(jī)井下定位技術(shù)，在不同的階段實現(xiàn)對采煤機(jī)綜采截割轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度的雙重控制，在此基礎(chǔ)上結(jié)合記憶截割原理，實現(xiàn)對煤礦井下綜采作業(yè)的高效控制。

3 智能控制過程分析

3.1 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的應(yīng)用

在煤礦綜采工作面的開采工作過程中，相關(guān)操控人員需要針對相關(guān)的煤礦開采信息進(jìn)行合理的收集，并且需要針對綜采工作面的工作安全情況加以有效的保障。為了可以適時性獲取煤礦生產(chǎn)工作面當(dāng)中的實際工作狀況，需要通過遠(yuǎn)程遙感系統(tǒng)將不同的遙感設(shè)備和無人化開采設(shè)備相互之間進(jìn)行配合應(yīng)用，通過模擬人類感關(guān)，以及收集綜采工作面的具體狀況來完成整個煤礦開采工作，因此可以有效提高整個煤礦開采工作的安全性以及穩(wěn)定性。遠(yuǎn)程遙感系統(tǒng)對自動化設(shè)備以及煤礦開采的自動化機(jī)械程度要求較低，在一些開展社會當(dāng)中，如果無法完成自動化的煤礦資源開采工作，通過遙感設(shè)備可以事實性獲取煤礦生產(chǎn)工作面當(dāng)中的重要數(shù)據(jù)信息，同時相關(guān)煤礦開采工作人員可以通過具體的信息反饋，對相關(guān)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行有效的操控，但是在針對遠(yuǎn)程遙感系統(tǒng)的控制工作當(dāng)中，對無人化開采設(shè)備的應(yīng)用如果出現(xiàn)比較嚴(yán)重的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，或者是在實際的開采工作中設(shè)備產(chǎn)生重大故障問題，仍然需要相關(guān)檢修工作人員，深入到開采工作現(xiàn)場來進(jìn)行設(shè)備維修和處理，以此來保證煤礦開采工作的安全穩(wěn)定進(jìn)行。

3.2 采煤機(jī)智能化技術(shù)的應(yīng)用

若在具體綜采工作面作業(yè)期間，其采煤機(jī)的進(jìn)刀時間相對較長，其采煤機(jī)的側(cè)刀極易導(dǎo)致煤礦地質(zhì)環(huán)境的影響，進(jìn)而影響到采煤機(jī)的實際割煤效率?；诖?，在實際作業(yè)期間，工作人員應(yīng)基于對采煤機(jī)進(jìn)刀與循環(huán)速度的合理分析，進(jìn)行進(jìn)刀時長的科學(xué)控制，進(jìn)而實現(xiàn)對對采煤機(jī)側(cè)刀應(yīng)用的減少，提升綜采工作的割煤率。由于機(jī)身內(nèi)部無固定點，經(jīng)研究，利用350mm反正扣作可伸縮頂桿，一頭焊在護(hù)罩上一頭焊60mm長的方鋼板做固定塊與機(jī)身頂蓋頂住，這樣具有穩(wěn)定、防松的作用。通過實際應(yīng)用觀察發(fā)現(xiàn)，采煤機(jī)調(diào)高油缸管接頭保護(hù)罩起到了保護(hù)作用，避免了采煤機(jī)在生產(chǎn)過程中調(diào)高油缸升降片矸頂斷管接頭現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 支架電液控制子系統(tǒng)

綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)主要有控制器，電液換向閥組，電磁閥驅(qū)動器，隔離耦合器，壓力傳感器，行程傳感器，紅外線接收器，井下主機(jī)等組成。支架控制器為系統(tǒng)的核心部件，是一個高度集成化的微型礦用控制計算機(jī)，控制器接收來自操作人員或者系統(tǒng)的控制指令，根據(jù)傳感器采集到的支架狀態(tài)信息按照設(shè)計好的控制程序來控制目標(biāo)支架液壓油缸的動作。井下計算機(jī)通過和工作面支架的數(shù)據(jù)傳輸，收集存儲各個支架的狀態(tài)信息，通過圖形的形式進(jìn)行顯示，通過軟件XMDA對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以及將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?。通過數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)傳輸可以將工作面其他設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和存儲，并通過圖形的方式進(jìn)行顯示，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?，實現(xiàn)自動跟機(jī)運(yùn)行、跟機(jī)降柱、抬底、移架、升柱、調(diào)平衡、護(hù)幫板、推溜等輔助功能。

3.4 井下工作面巷道集控平臺子系統(tǒng)

在井下工作面巷道建立各順槽控制中心及語音/視頻監(jiān)控、設(shè)備故障報警、運(yùn)行狀態(tài)檢測等控制平臺，使各設(shè)備間相互協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)采煤工作面全自動化控制功能，從而實現(xiàn)工作面的智能化和信息化功能，提高生產(chǎn)率，并對工作面及巷道內(nèi)采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、乳化液泵站的運(yùn)行情況進(jìn)行實時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時處理，同時將收集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)光纖快速傳輸?shù)降孛婵刂浦行?，自動將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行識別、存儲、對比和分析，讓操作人員能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程共享與管理。

結(jié)束語

綜采作業(yè)自動智能化發(fā)展是現(xiàn)代化礦井發(fā)展的必然趨勢之一。礦井管理者必須高度重視相關(guān)問題，在生產(chǎn)中組織專業(yè)人員開展積極研究，通過綜合運(yùn)用多種新型現(xiàn)代化技能，構(gòu)建有效的綜采自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對綜采設(shè)備的集中遠(yuǎn)程監(jiān)視和操控，確?；夭勺鳂I(yè)效率的同時減少回采面人員數(shù)量，實現(xiàn)礦井綜合效益的提升。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：中煤華晉集團(tuán)有限公司王家?guī)X礦）