綜采自動化控制系統在陽煤集團新大地公司15305綜采工作面的應用

季天云

（陽泉煤業（集團）和順新大地煤業有限公司， 山西 晉中 032700）

1 15305綜采工作面概況

1.1 工作面主要技術參數

15305綜采工作面走向長為1 107 m，傾向長為190 m，煤層厚度為5.00～5.80 m，厚度為5.38 m，開采儲量為1 425 785 t；煤層傾角為1°～8°，平均傾角為5°；工作面為15號煤一次采全高大采高工作面，采用走向長壁后退式綜合機械化一次采全高綜采自動化采煤方法，采用全部垮落法管理頂板和處理采空區；工作面沿煤層頂底板推進，平均采高為5.38 m，循環進度為0.865 m。

1.2 巷道布置及斷面特征

15305綜采工作面采用一進一回開切巷＋低位巖石抽采巷＋走向高抽巷的方式布置。其中進風順槽斷面為5.2m×4.2m、回風順槽斷面為5.2m×3.8m、切巷斷面為9.5m×4.2m，沿15號煤煤層頂板布置；低位巖石抽采巷巷道底板位于15號煤層頂板上方約5 m，水平距離回風順槽34 m；走向高抽巷沿11號煤層頂板布置，水平距離回風順槽65 m。15305綜采工作面巷道布置圖如圖1所示。

1.3 15305綜采工作面設備選型

15305綜采工作面為大采高一次采全高工作面，設備主要包括MG750/1900-GWD型采煤機、ZY12000/27/62D型電液控支架、SGZ1250/2000型刮板輸送機、SZZ1350/525型轉載機、PLM4000型破碎機、超前支架、帶式輸送機、泵站、供電設備、單機控制設備和自動化控制設備等，其主要設備配備情況如表1所示。

圖1 15305綜采工作面巷道布置圖

表1 15305綜采工作面設備配備情況

2 15305工作面綜采成套裝備自動化控制系統結構

綜采成套裝備智能系統是由采煤機自動控制系統、液壓支架自動控制系統、三機（刮板輸送機、轉載機、破碎機）自動控制系統、自動供液系統、工作面視頻監控系統和工作面信息傳輸及自動化控制平臺系統組成，見圖2。

圖2 15305綜采工作面綜采成套裝備自動化控制系統總體結構示意圖

綜采成套裝備自動化控制系統的特點是將整個工作面設備作為一個出煤系統進行設計，系統內部各設備相互配合、相互作用，共同實現綜采工作面的破煤、落煤、裝煤、運煤等生產過程。

3 1 5 3 0 5綜采工作面自動化控制系統應用情況

3.1 采煤機位置監測系統

新大地公司15305綜采工作面通過在采煤機安裝信號接收器，工作面液壓支架安裝紅外發射器來實現采煤機的實時位置監測。

采煤機位置監測系統需要掌握采煤機位置有關信息才能正常工作。采煤機位置是液壓支架電液控制系統實現跟機自動化控制的依據，采煤機位置檢測系統的準確性和可靠性是實現工作面自動化的基礎。工作面自動化需要采煤機實現與液壓支架、刮板輸送機、轉載機、破碎機自動協調運行。通過采用紅外發射器進行定位，將采煤機行走位置、行走速度信息實時傳輸到液壓支架電液控制系統，實現自動跟機推移刮板輸送機并移架；利用支架電液控制系統輸出的推移刮板輸送機與移架速度與工作狀態信息，自動實現采煤機的行走速度與位置控制[1]。

3.2 液壓支架跟機自動化

根據采煤機位置，按照跟機自動化對于液壓支架的要求，將崗位作業人員在不同情況中的具體操作動作形成標準化流程，編制跟機自動化參數實現對支架的自動化控制；依據液壓支架壓力傳感器、行程傳感器配合工作面視頻監控系統，實現了液壓支架跟機自動噴霧、跟機收伸支架護幫板、跟機收伸支架頂梁、跟機移架、跟機推移刮板輸送機等功能。通過不斷完善跟機技術參數，實現了液壓支架自動跟機。

3.3 三機集中自動化控制

在15305綜采工作面進風順槽監控中心實現了工作面刮板輸送機、轉載機、破碎機集中自動化控制，實現了工作面刮板輸送機、轉載機、破碎機集中啟停控制，單機啟停控制，工作面設備急停閉鎖。

3.4 工作面視頻監控與語音通訊

在工作面每10架液壓支架頂梁上安裝1臺礦用本質安全型視頻攝像儀。每臺攝像儀的視頻數據經過工作面信號轉換器進行信號轉換后傳輸至15305綜采工作面進風順槽監控中心，監控中心主機通過礦井自動化網絡將監控視頻數據傳輸至地面調度指揮中心。視頻監控系統通過切換視頻攝像儀信號實時獲取綜采工作面采煤機運行位置、方向及工作面實時生產情況。

在工作面每10架液壓支架控制器上方安裝1臺礦用本質安全型語音通訊設備。實現了工作面與各設備及進風順槽監控中心的實時語音通訊，方便，作業人員間的相互溝通及緊急情況下的語音預警，提高了工作效率。

3.5 工作面液壓支架實時礦壓監測系統

15305綜采工作面安裝期間為工作面每架液壓支架立柱配套安裝1個液壓支架壓力傳感器，便于實時采集每架液壓支架的礦壓數據，液壓支架壓力傳感器將實時礦壓數據傳輸至液壓支架控制器，為現場作業人員操作液壓支架提供數據指導。液壓支架礦壓數據經由工作面信號轉換器將工作面實時礦壓數據傳輸至進風順槽監控中心主機后通過礦井自動化網絡將礦壓數據傳輸至公司地面調度指揮中心服務器進行記錄、存儲。利用礦壓分析軟件將礦壓數據進行分析后生成礦壓分析報告。

通過礦壓分析報告，對工作面回采過程中的礦壓顯現規律進行總結分析，為下一周期工作面的頂板管理及工作面回采過程中的推進速度進行指導。

4 自動化控制系統的改善措施

通過自動化控制系統在陽煤集團新大地公司15305綜采工作面的應用，發現仍然有許多問題制約著自動化控制系統在煤礦井下綜采工作面的全面推廣，只有不斷完善影響自動化控制系統的各個環節，才能使自動化控制系統發揮其更大的作用。應用中主要發現有如下幾個方面需要完善：

1）乳化液泵站的輸出壓力及流量。乳化液泵站輸出壓力的穩定性、持續性，輸出流量是否充足是制約液壓支架跟機自動化運行是否順暢，能否實現液壓支架跟機自動化的重要因素。乳化液泵站輸出壓力不夠、流量不足，會導致液壓支架反應時間過長、動作緩慢，從而影響跟機自動化進程，甚至造成整個工藝流程混亂，致使跟機自動化無法實現。這就需要注重日常的乳化液泵站、乳化液管路、液壓支架的維護保養，設備配件、管路的各類技術指標滿足技術要求。只有設備運行良好，各類配件、管路及輔助設施滿足設備運行要求，才能確保乳化液泵站輸出壓力及流量滿足液壓支架跟機自動化的要求，才能更好地發揮綜采自動化系統功效，更好地服務生產[2]。

2）自動化信號傳輸的穩定性、實時性。信號能否實時、有效地在設備與設備控制器及順槽監控中心之間進行傳輸也是影響自動化能否最終實現的重要因素。在應用中仍需不斷完善信號傳輸的各個環節。

5 結論

通過實踐證明，綜采自動化控制系統在陽煤集團新大地公司15305綜采工作面的應用，實現了綜采工作面的跟機自動化、礦壓在線監測及視頻監控，提高了工作面的生產效率及安全性，為加強現場管理提供了科學依據[3-4]。通過不斷完善各個環節，自動化控制系統會越來越成熟，作用會越來越大，值得進行推廣應用。