煤礦綜采工作面自動化技術探究

田成立

（山西辰城建設工程有限公司，山西陽泉 045000）

0 引言

隨著我國經濟快速發展，對資源的需求量日益提升。煤炭資源受到廣泛關注，但是我國煤礦開采存在不少問題[1]。即高產量、高死亡率；煤炭企業較普遍存在“采厚齊薄”、“吃肥丟瘦”的現象，煤炭資源浪費大；我國煤礦瓦斯突出、瓦斯爆炸、頂板事故發生頻率較高。

1 綜采工作面自動化系統基本構成

綜采工作面自動化設備主要分為兩大部分：（1）主采機組：采煤機、刮板機、工作面液壓支架、乳化液泵站；（2）轉載運輸：轉載機、破碎機、皮帶輸送機、超前支護支架。在工作系統中，采煤機、刮板機、工作面液壓支架是工作面設備。支架所起的作用各不相同，端頭支架主要支護端頭空間巷道圍巖，保護輸送機機頭和機尾；超前支架主要對兩側巷道圍巖進行超前支護；破碎機騎跨在轉載機上，把工作面運來的煤體經過破碎后，轉載到皮帶輸送機然后運走，皮帶輸送機的機尾屬于自移式，能隨工作面自行移動；乳化液泵站是工作面液壓支架的動力源；噴霧泵站主要給采煤機、刮板機、轉載機等供應冷卻水和噴霧壓力水。

1.1 自動化系統構成

性能優越的綜采工作面系統通常由：自動控制系統、傳感器系統、計算機系統、設備工況檢測和故障診斷系統、電液控制系統直線控制系統、集中控制系統等多種自動化技術的綜合應用。綜采工作面自動化重點技術有：工作面液壓支架的電液控制技術、刮板機直線推進技術、煤層與巖石分界技術、自動采煤技術、工況監測技術、故障診斷技術、順槽控制技術[2]。

1.2 自動化系統的功能與目標

自動化系統實現主要功能是采煤機自動記憶采煤；支架自動推溜與拉架；綜采工作面輸送機負載自動識別控制。其次，重要設備必須具有數據傳送通訊能力，且能和多種通訊系統和接口進行雙向傳送數據。以此實現對所有設備的主要工作參數（如：溫度、電流、速度、位置等）實時控制，并能夠與其他設備進行信號交換，能夠信息共享及聯鎖控制。自動化系統實現目標是綜采工作面的生產作業自動化，以此實現降低勞動強度、增大煤礦開采量；對自動化系統構成設備進行實時在線監測，及時發現故障或隱患，以便采取對應措施。以此避免設備損壞，保障設備運轉率；把工作面的相關生產信息及時準確傳送到井上，通過計算機網絡完成共享，從而實現生產信息化管理。

1.3 綜采工作面自動化系統控制要求

綜采工作面是煤礦生產一線陣地，其工作環境復雜多變，工序較多，所以對自動控制要求相對較高。綜采工作面系統通過遠方控制與就地控制，就地分部開車、檢修開車等方式對綜采工作面進行監測和控制[3]；控制系統需要實現能夠在地面直接控制井下綜采設備（如：破碎機、運輸機、轉載機等），同時能控制開關、泵站等；自動辨別煤流，有煤流時，皮帶輸送機運行，反之，停止；良好的故障診斷性能；自動化系統對重要設備具有視頻監控功能。

1.4 綜采工作面生產作業自動化

1.4.1 采煤機控制

生產作業中，采煤機需要根據存儲參數自動運行，無需人工操作。采煤機的自動控制通常分為牽引控制、滾筒高度控制?？刂品绞降倪x用取決于綜采工作面的地質狀況。首刀限制。采煤機控制裝置對第一刀割煤的參數進行存儲，與后續的進刀參數做對比，加以限制，禁止割煤超出存儲尺寸；恒定工作面斷面割煤作業；記憶割煤。即運用存儲器中存儲的人工截割相關數據進行割煤作業。人工操作可隨時修正記憶數據，以適應工作面的變化；傳感系統控制。

1.4.2 綜采工作面輸送機負載控制

根據輸送機電機工作電流或刮板鏈條的受力大小監控綜采工作面輸送機的負載，自動調整采煤機的速度，實現調整落煤量。倘若電流過大或刮板鏈條受力太大，輸送機控制系統向采煤機發信號，使采煤機降低速度或停止運行。

1.4.3 液壓支架的控制

液壓支架通過電液控制系統實現。電液控制系統采用PM4控制器，在割煤作業中，歲采煤機的行進系統控制支架的液壓系統，按采煤工藝要求完成一系列動作?？蓪崿F單臺液壓支架的多動作自動順序聯動及成組自動控制。

依據采煤機所處位置需先推溜后移架。此時，采煤機需把自身位置數據傳送到液壓支架的控制裝置。一般情況下，液壓支架接收器通過采煤機上的紅外線信號，確定其位置。每個液壓支架都設置有接收器，信號傳送到液壓支架控制裝置，從而實現支架的運動功能。

2 綜采工作面自動化系統的應用

部分國家（如：英國、澳大利亞等）已經進行自動化采煤。自動化開采煤層，對煤體要求高，要求煤層坡度平緩、頂板穩定性好、采高偏差小。一般綜采工作面不易實現。神東煤炭分公司率先實現綜采工作面自動化采煤。先后榆家梁煤礦45204、哈拉溝煤礦02203半截深自動化工作面；補連塔煤礦31306雙向全截深自動化工作面。綜采工作面應用自動化技術可有效提高工程質量、減輕綜采職工的勞動強度；發揮先進設備功效，產量得到大幅度提升。

3 綜采工作面自動化系統有待完善

（1）液壓支架聯動時，對片幫煤影響比較大，需要支架工作者隨時檢查支架前面是否有阻礙（如：大塊煤），以免擠傷電纜。（2）綜采自動化采煤隊煤層要求偏高，僅適宜煤層較平緩、頂板可靠穩定、采高相對固定的井巷，普及性較差。

4 小結

由于煤礦作業環境惡劣，制約煤炭生產的發展[4]。而工作面實現自動化有利于煤礦企業高產、高效發展，還能減輕開采員工的勞動強度、減少事故發生率。因此，研究綜采工作面自動化開采技術意義重大。

［1］方新秋，何杰，郭敏江，等.煤礦無人工作面開采技術研究［J］.科技導報，2008（09）：56-61.

［2］夏護國.自動化綜采工作面技術應用［J］.陜西煤炭，2007（01）：59-60.

［3］劉萬東.煤礦綜掘、綜采工作面自動化技術發展趨勢探討［J］.科技與企業，2012（19）：334.

［4］伍小杰，楊剛，葛娟，等.煤礦掘進工作面自動化技術研究［J］.煤礦機電，2010（02）：41-43.