煤礦自動化工作面設備配套系統研究

張 權

陜西陜煤榆北曹家灘礦業有限公司 陜西 榆林 719000

引言

近年來，隨著采礦行業的轉型發展，各種新技術逐步應用于礦山開采行業，大大提高了礦山開采的效率與質量，尤其是對薄礦層開采中，綜采工作面自動化技術的應用，改變了傳統礦山開采作業空間小、技術落后、安全風險大的局面。

1 機械自動化采礦技術概述

隨著社會的進步，國家對各行各業的安全更為重視，尤其是比較危險的行業，比如采礦業。對此，相關的技術人員力求減少人工作業量，從根本上降低安全事故的出現，為此，加速了機械自動化技術的出現與使用。關于機械自動化工作面，其使用自動化技術主要涉及以下幾方面，其一，工作面三機，包括轉載機、破碎機、工作面運輸機等；其二，集中控制技術；其三，液壓支架電液控制技術；其四，采礦機記憶自動割礦技術；其五，采礦機支架聯動技術；其六設備工況檢測技術等。基于開采技術的不斷的更新，這些技術在實際中使用的比較多，已逐步趨向完善。具體而言，這些技術的進步體現在以下幾方面。首先，對于采礦機而言，又有的液壓牽引已不足以滿足產生需求，如今比較流行的是交流變頻電牽引。其次，對于工作面運輸機而言，原有的雙速電機逐漸被淘汰，如今投入使用的是TTT軟啟動、以及變頻電機軟啟動。對于液壓支架而言，原有的手動控制很少應用，更為流行的是電液控制。最后，對于采礦工藝的監控方面也獲得了很大的進步，比如微機監控等技術使用越來越廣泛了。總之，如今的綜采工作面自動化采礦技術應用的越來越多，有利于進一步提升采礦效率。

2 煤礦綜采工作面自動化技術

2.1 經濟效益和安全效果 薄礦層綜采自動化采礦技術的應用簡化了操作控制，大大降低了開采的安全風險，避免了各類開采作業安全事故的發生，實現了礦山開采企業的安全穩定發展。自動化采礦技術的應用，通過液壓升降架、移架、輸送機等的應用，實現了遠程操作的控制與監控，保證了安全生產的進行。根據相關的開采比較，自動化技術的初期投資與產能效益相比，螺旋采礦設備與支架支撐技術的使用，使得其期初投資是傳統采礦投資的1.7到2倍，促進產量的提高，在未來將取得良好的經濟效益。

2.2 自動化技術應用到工作面運輸機上 在礦業運輸方面，長壁工作面輸送機是比較重要的，其既是運礦設備，還是采礦ji4運行軌道。如今，隨著礦業的發展，其需求量不斷增大，與此同時，輸送機的各方面屬性也發生了一定的變化，比如槽寬數據越來越大，其直徑也處于不斷增大的狀態。關于這一方面，德國生產了比較典型的設備，即MTA－42－3?1000型設備，其屬于刮板式輸送機，還是可彎曲的，該設備最大功率2250k W，中部溜槽款1342 mm，使用的雙邊鏈直徑為423 mm，其運輸能力比較強，一小時可以運輸4500噸貨物。對于工作面輸送機，其原有的啟動方式是借助雙速電機完成，如今該技術應用的比較少，大部分都在采用調速型液力耦合器、或者是CST系列調速等。同時，借助一定的設備的應用，還可以實現輸送機的軟啟動，對于這一方面，比較常用的機械有兩種，一種是液力耦合器，比如TTT調速型；另一種是變頻電機，關于這一設備的使用，是通過變頻調速原理起作用的。此外，在實際的生產使用中，要加強對機械的監控力度，可以實時監測運輸機電機負荷狀態，自動干預采礦機，主要是其牽引速度方面，一旦負荷比較大，出于運輸機安全使用的考慮，要限制牽引速度；當負荷比較小時，可以在適當的范圍內提升牽引速度。另外，關于刮板運輸機而言，其電信號的傳遞方式，主要是借助開關組合、以及系統控制等手法，引導電流信號流向采礦機，其在接收信號之后，會通過控制信號的手段，主動改變牽引速度，以保證運輸機正常運作。

3 工作面系統配套技術研究

3.1 運輸機控制系統 在巷道監控中心對運輸機實現系統的控制，其中包括刮板輸送機、轉載機、破碎機的自動化聯鎖控制與單設備控制，例如有以下幾個功能：(1)單設備啟動和停止功能，包括刮板輸送機、轉載機、破碎機。(2)順序聯鎖開機功能，啟動順序如下：破碎機—轉載機—刮板機—采煤機。(3)順序聯鎖停機功能，停機順序如下：采煤機—刮板機—轉載機—破碎機。(4)工作面設備具有緊急停止鎖定功能。

3.2 數據傳輸系統 數據傳輸系統結合了采煤機系統、支架控制系統、輸送機控制系統、順槽皮帶控制及保護系統、集成供液系統，將井下的信息通過以太網交換機接入到礦井內網，傳輸到井上調度指揮中心。數據傳輸系統的功能：各個子系統的數據實時上傳；監控中心實時監測工作面設備的工況，對各個子系統進行遠程操控，將故障信息傳輸到地面計算機；地面調度指揮中心對工作面設備實時監控，運行參數等各種數據實時顯示。

3.3 集成自動化控制系統功能分析 控制功能控制功能在實際使用中主要就是控制工作面設備的啟停，使其開始運行或者停止工作，當前在自動控制系統中主要有手動和自動兩種運行模式。手動模式主要就是負責設備的單獨啟停，同時破碎機、轉載機、刮板輸送機還能夠按順序啟停。在以上設備運行過程中，如果出現設備數據運行異常的情況，可以向采煤機發送停機命令，同時操作組合開關就可以以此停止停刮板輸送機、轉載機和破碎機；在自動模式中，主要應用自動跟機模式，同時采煤機會進入記憶截割模式，各設備會按照順序啟停，以便保障綜采工作面所有設備的穩定運行。(2)參數設置功能參數設置功能主要就是設置設備的工作參數，包括采煤工藝參數、斜切進刀距離、左端頭清煤次數、右端頭清煤次數、清煤距離和折返等待時間，并以此來控制設備進行精確的運行，保證設備工作的效率，并提高精確性。(3)數據采集和存儲功能數據采集和存儲功能主要負責對各設備的工作數據進行采集，比如采煤機的速度、滾筒高度、功率，或者是支架的傳感器等數據信息，采集到的信息可以在控制中心的顯示屏中顯示出來，方便操作人員掌握設備的工況。除此以外，能夠將采集到的信息數據存儲到后臺中，方便相關工作人員隨時查閱相關數據，維修工作人員也可以以此為依據進行設備的維修保養。

結語

綜采工作面自動化控制系統和裝置是煤礦實現自動化、智能化開采的基礎。綜采工作面自動化控制系統應用了多種學科技術(如控制、機械、通信、液壓等)，將多種學科融會貫通于一體。在巷道監控中心集中控制綜采設備(液壓支架、采煤機、皮帶運輸機、刮板輸送機、轉載機等)，確保了所有設備協調、連續、高效、安全運行，有效地節約了人力資源，基本實現了工作面少人或無人生產。