信湖煤礦綜放工作面智能化研究與實(shí)踐

付冠春

摘要：隨著煤礦裝備水平不斷發(fā)展，以及從業(yè)人員對安全性認(rèn)識的提高，更隨著信息化時代的來臨，加快智能化無人化開采建設(shè)勢在必行。

關(guān)鍵詞：煤礦;智能化;高產(chǎn)高效

一、智能化綜采放頂煤工作面實(shí)施過程

（一）工作面概況

淮北礦業(yè)集團(tuán)信湖煤礦首采面818智能化綜放工作面走向長1900m，傾斜182m，煤層傾角10-21°，平均14°。該面煤層賦存情況穩(wěn)定，8煤組總厚平均8.40m，其中81煤厚平均4.22m，82煤厚平均2.64m，81、82煤層間夾矸為深灰色塊狀砂質(zhì)泥巖，平均1.54m。本著積極推廣應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新裝備和現(xiàn)代化管理技術(shù)的原則，力求實(shí)現(xiàn)礦井的高產(chǎn)高效、優(yōu)質(zhì)低耗，以及促進(jìn)采煤技術(shù)進(jìn)步、保障安全生產(chǎn)、減輕工人勞動強(qiáng)度，工作面回采采取采82煤放81煤。

（二）設(shè)備配置情況

工作面現(xiàn)選用ZF10000/18/36D型中間支架、ZFG10000/22/35D型過渡支架、MG500/1180-WD型雙滾筒交流電牽引采煤機(jī)、SGZ800/1050型刮板運(yùn)輸機(jī)、SZZ800/400型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)、DSJ120/160/2×400型可伸縮皮帶機(jī)，所有設(shè)備均安裝智能化控制裝置，滿足智能化開采要求。

（三）智能化系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)818綜放工作面的生產(chǎn)工藝要求和工作面環(huán)境狀況，確定818綜放工作面智能化集中監(jiān)控系統(tǒng)包括：電液控制系統(tǒng)、支架遙控操作系統(tǒng)、支架狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、礦壓監(jiān)測系統(tǒng)、采煤機(jī)控制系統(tǒng)、采煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、后運(yùn)設(shè)備連鎖控制系統(tǒng)、泵站設(shè)備控制系統(tǒng)、工作面語音通訊系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖所示。

（四）安裝回采階段

2021年5月 8日，818綜放工作面“三機(jī)”配套安裝工作結(jié)束，緊跟著進(jìn)行智能化系統(tǒng)的安裝調(diào)試。經(jīng)過反復(fù)聯(lián)調(diào)聯(lián)試，2021年5月 18日，工作面綜合開采推溜、移架、割煤最后的三道工序順利實(shí)現(xiàn)“一鍵啟動”。至此，包括支架乳化液泵站、煤機(jī)噴霧泵、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、運(yùn)輸機(jī)在內(nèi)的所有工序均實(shí)現(xiàn)“一鍵啟動智能開采”。

二、主要經(jīng)驗(yàn)做法

（一）做好組織保障

由于818工作面是淮北礦業(yè)信湖煤礦首個智能化放頂煤工作面，面對時間緊、任務(wù)重、技術(shù)水平落后的現(xiàn)狀。信湖煤礦組織精干力量，組建綜采智能化技術(shù)攻堅(jiān)小組，從零開始，對智能化系統(tǒng)進(jìn)行深入研究討論，多次召開動員會、專題會、協(xié)調(diào)會、推進(jìn)會，安排部署工作任務(wù)，分析解決實(shí)際問題，確保智能化工作面創(chuàng)建工作有序開展。

（二）善于實(shí)踐，取得技術(shù)創(chuàng)新

1.優(yōu)化支架伸縮梁和護(hù)幫板控制方式

支架伸縮梁和護(hù)幫板拉線式傳感器在生產(chǎn)過程中易損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸中斷的難題。通過對井下生產(chǎn)實(shí)際調(diào)研和科學(xué)的理論計(jì)算，確定合理動作時間，使用時間參數(shù)控制護(hù)幫板和伸縮梁動作。

2.實(shí)現(xiàn)一鍵帶壓擦頂移架

傳統(tǒng)人工拉架不能完全做到帶壓擦頂移架，作業(yè)過程中頂板下沉量大，受支架反復(fù)支撐影響，頂板完整性遭到破壞，尤其在受斷層影響的頂板破碎地段，容易造成頂板漏、冒頂事故發(fā)生。針對問題，多次與廠家技術(shù)人員協(xié)商交流，不斷優(yōu)化支架移架程序，最終實(shí)現(xiàn)了支架一鍵帶壓擦頂移架，有效提高了工作面回采安全系數(shù)。

3.視頻網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

工作面視頻采用交換機(jī)級聯(lián)方式，網(wǎng)絡(luò)總線負(fù)荷較大，加上多個客戶端同時訪問某一個攝像儀，易造成視頻掉線和卡頓現(xiàn)象。針對實(shí)際問題，進(jìn)行專題討論，對視頻網(wǎng)絡(luò)和訪問架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，建立視頻服務(wù)器，客戶端訪問視頻均對視頻服務(wù)器訪問，避免了直接訪問攝像儀，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到顯著提高。

4.設(shè)備防水性能提升

針對工作面支架沖刷過程中，由于現(xiàn)場電液控制系統(tǒng)防水強(qiáng)度不能滿足要求，造成控制系統(tǒng)進(jìn)水導(dǎo)致設(shè)備損壞的問題。采取對支架控制器和先導(dǎo)閥組加裝護(hù)套的方法進(jìn)行防水保護(hù)，解決了這一難題。

5.介質(zhì)管理體系成熟

介質(zhì)作為電液控制系統(tǒng)的血液，它的清潔度的是電液控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，為了確保介質(zhì)清潔，結(jié)合礦井井下實(shí)際，確定經(jīng)濟(jì)合理的水質(zhì)管理方案，對礦井水質(zhì)進(jìn)行全面化驗(yàn)，選擇清潔度最好的作為介質(zhì)配比水源，將確定的水源水樣送至濃縮液供應(yīng)廠商實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行配比設(shè)計(jì)，確保介質(zhì)的濃度和穩(wěn)定性，提高電液控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。通過安裝清水過濾站、自動反沖洗高壓過濾站、自動反沖洗高壓過濾器、回液過濾站，保證水質(zhì)清潔和系統(tǒng)穩(wěn)定。安裝濃縮液自動配比裝置，有效保證了工作面液壓油濃度。達(dá)到了液壓元件在清潔無結(jié)垢的系統(tǒng)環(huán)境中使用的目的，有效提高了元件的可靠性，為工作面實(shí)現(xiàn)智能化開采提供了有力保障。

6、濾芯清理

針對支架閥組濾芯易被黏著物堵塞的問題，礦組織相關(guān)技術(shù)人員，進(jìn)行專題研究討論。經(jīng)過多次試驗(yàn)，決定采用硫酸腐蝕法對濾芯進(jìn)行清洗，效果顯著，大大減少了濾芯的投入量，保證了工作面正常生產(chǎn)。

7.做到煤機(jī)精準(zhǔn)定位

工作面原有的定位方案為利用液壓支架上安裝的傳感器進(jìn)行采煤機(jī)定位，實(shí)際運(yùn)行過程中存在著定位不準(zhǔn)、誤差較大的問題，為了確保正常推進(jìn)需要在集控中心進(jìn)行人為修正，對工作面生產(chǎn)產(chǎn)生了較大的影響。經(jīng)過廣泛調(diào)研交流，最終確定了利用采煤機(jī)編碼器為主定位裝置，支架傳感器作為校核的定位方式，將原有的最大誤差2m以上控制到了0.15m以下，保證了工作面正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

8.解決三角煤開采工藝難題

由于三角煤開采工藝和頂板條件的特殊性，在智能化工作面投產(chǎn)初期出現(xiàn)了煤機(jī)與支架互相干涉的現(xiàn)象。針對這一問題，對集控中心的割煤程序進(jìn)行了多次調(diào)整，解決了三角煤開采工藝繁雜的難題，確保實(shí)現(xiàn)智能化操作和人工干預(yù)兩種模式隨意切換，大大提高了生產(chǎn)效率。

在實(shí)際應(yīng)用中，憑借我們對智能化開采技術(shù)的掌握，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)的需求，對智能化系統(tǒng)進(jìn)行了以上技術(shù)創(chuàng)新改進(jìn)。其中，視頻傳輸系統(tǒng)和三角煤開采工藝的創(chuàng)新被廠家采納，并被推廣應(yīng)用。

（三）安全生產(chǎn)和勞動環(huán)境得到改善

智能化開采的應(yīng)用，移架作業(yè)可進(jìn)行鄰架操作、成組操作和遙控器操作，由近身作業(yè)變?yōu)檫h(yuǎn)程操控，使操作人員遠(yuǎn)離作業(yè)現(xiàn)場。實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全的目的。同時操作人員可站在工作面上風(fēng)側(cè)進(jìn)行作業(yè)，可有效避免粉塵傷害，有利于職工身體健康。

（四）職降低勞動強(qiáng)度

傳統(tǒng)綜采工藝，煤機(jī)在割煤過程中，支架工配合煤機(jī)移架需搬動操作手把上千次，現(xiàn)在支架進(jìn)行自動成組拉移。工作面生產(chǎn)工序?qū)崿F(xiàn)無人化，少人化，區(qū)隊(duì)生產(chǎn)人員減少20%，節(jié)約人工的同時也大大提高了安全系數(shù)。

（五）生產(chǎn)效率顯著提高

智能化開采應(yīng)用，一鍵啟動、遠(yuǎn)程程序化操作采煤機(jī)的牽引、截割等動作，避免了人工操作不當(dāng)造成的事故。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫故障分析，對設(shè)備的故障分析、反饋?zhàn)龅搅恕熬薄皽?zhǔn)”“快”大幅度的縮短了故障影響時間。電液控支架操作簡單，支架動作速度快。智能化系統(tǒng)使采煤各工序銜接時間大幅度縮短，回采效率提高100%以上，綜合效率提高30%以上。