信湖煤礦綜放工作面智能化研究與實踐

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施過程

（一）工作面概況

淮北礦業(yè)集團信湖煤礦首采面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，力求實現(xiàn)礦井的高產(chǎn)高效、優(yōu)質(zhì)低耗，以及促進采煤技術(shù)進步、保障安全生產(chǎn)、減輕工人勞動強度，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、SGZ800/1050型刮板運輸機、SZZ800/400型橋式轉(zhuǎn)載機、DSJ120/160/2×400型可伸縮皮帶機，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)、采煤機控制系統(tǒng)、采煤機狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、后運設(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”配套安裝工作結(jié)束，緊跟著進行智能化系統(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現(xiàn)“一鍵啟動”。至此，包括支架乳化液泵站、煤機噴霧泵、轉(zhuǎn)載機、破碎機、運輸機在內(nèi)的所有工序均實現(xiàn)“一鍵啟動智能開采”。

二、主要經(jīng)驗做法

（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)攻堅小組，從零開始，對智能化系統(tǒng)進行深入研究討論，多次召開動員會、專題會、協(xié)調(diào)會、推進會，安排部署工作任務(wù)，分析解決實際問題，確保智能化工作面創(chuàng)建工作有序開展。

（二）善于實踐，取得技術(shù)創(chuàng)新

1.優(yōu)化支架伸縮梁和護幫板控制方式

支架伸縮梁和護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)實際調(diào)研和科學(xué)的理論計算，確定合理動作時間，使用時間參數(shù)控制護幫板和伸縮梁動作。

2.實現(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級聯(lián)方式，網(wǎng)絡(luò)總線負荷較大，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。針對實際問題，進行專題討論，對視頻網(wǎng)絡(luò)和訪問架構(gòu)進行優(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)防水強度不能滿足要求，造成控制系統(tǒng)進水導(dǎo)致設(shè)備損壞的問題。采取對支架控制器和先導(dǎo)閥組加裝護套的方法進行防水保護，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)合礦井井下實際，確定經(jīng)濟合理的水質(zhì)管理方案，對礦井水質(zhì)進行全面化驗，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)廠商實驗室進行配比設(shè)計，確保介質(zhì)的濃度和穩(wěn)定性，提高電液控制系統(tǒng)運行穩(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，進行專題研究討論。經(jīng)過多次試驗，決定采用硫酸腐蝕法對濾芯進行清洗，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.做到煤機精準定位

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行采煤機定位，實際運行過程中存在著定位不準、誤差較大的問題，為了確保正常推進需要在集控中心進行人為修正，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)合實際生產(chǎn)的需求，對智能化系統(tǒng)進行了以上技術(shù)創(chuàng)新改進。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程操控，使操作人員遠離作業(yè)現(xiàn)場。實現(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）職降低勞動強度

傳統(tǒng)綜采工藝，煤機在割煤過程中，支架工配合煤機移架需搬動操作手把上千次，現(xiàn)在支架進行自動成組拉移。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、遠程程序化操作采煤機的牽引、截割等動作，避免了人工操作不當(dāng)造成的事故。遠程數(shù)據(jù)庫故障分析，對設(shè)備的故障分析、反饋做到了“精”“準”“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。