煤礦主要綜采設備的智能化聯(lián)控綜采技術研究

陳 璐

（晉能控股煤業(yè)集團雁崖煤業(yè)公司， 山西 大同 037003）

引言

在煤礦開采中，自動化控制技術解決了綜采效率低與安全性較差的問題，由于綜采作業(yè)環(huán)境條件比較復雜，造成自動化綜采控制計劃不能使其自動化控制得以實現(xiàn)，尤其是液壓支架、刮板輸送機與采煤機間，移架的調(diào)整與定位需要憑借人工來實現(xiàn)，效率比較低、安全性也比較差，制約著煤礦井下的綜采安全性與效率。為了實現(xiàn)自動化控制技術與煤礦井下的綜采操作過程相結合，因此，提出了礦井智能化聯(lián)控綜采技術并展開分析。

1 智能化聯(lián)控系統(tǒng)的主要結構

智能化聯(lián)控系統(tǒng)是聯(lián)動控制綜采工作面的關鍵設備，主要是對采煤機進行控制，自動截割操作依據(jù)截割計劃實施，智能化聯(lián)控系統(tǒng)接收并傳遞采煤機實時運轉(zhuǎn)狀況與截割的具體位置等信息[1-2]。當系統(tǒng)把所有信息都接收之后，判斷出采煤機與支架的位置，繼而再控制支架，并進一步實施護幫板的伸縮、跟機移架等，可以使支架運行被自動跟機。與此同時，判斷煤量的裝置被設置在其刮板輸送機上，其可以實時監(jiān)測落煤量，按照系統(tǒng)提前設置的煤量與牽引速度相匹配的實際狀況，對采煤機與刮板輸送機的運轉(zhuǎn)狀況進行調(diào)整。圖1 為智能化聯(lián)控系統(tǒng)結構圖。

從圖1 中可以看出，綜采設備層、井下監(jiān)控層與地面管理層構成了智能化聯(lián)控系統(tǒng)的結構，支架控制器與傳感器組成了設備層，而且支架控制器設置到了液壓支架中，傳感器是設置到了采煤機、刮板輸送機中，主要作用是實時監(jiān)測液壓支架、刮板輸送機、采煤機的運行情況，與此同時，還要對遠程檢測單元輸送的調(diào)控命令進行執(zhí)行。聯(lián)動控制器、井下控制中心、不間斷電源構成了井下監(jiān)控層，其作用是處理與分析井下設備的運轉(zhuǎn)情況與綜采面監(jiān)測的可視化等的數(shù)據(jù)。地面監(jiān)控中心構成了地面管理層，其作用主要是實時監(jiān)測井下綜采面實際的運轉(zhuǎn)狀況，與此同時，遠程控制可以按照井下的真實狀況來實施。

圖1 智能化聯(lián)控系統(tǒng)機構

2 液壓支架跟機控制的分析

當進行綜采作業(yè)時，采煤機會順著綜采面持續(xù)前移，以采煤機的實際位置為依據(jù)來調(diào)整前液壓支架與后液壓支架的支護姿勢，防止采煤機進行截割時碰撞到支架護幫板，而且支架位于采煤機之后仍要持續(xù)調(diào)整，使支護所需的可靠性得到滿足。

液壓支架、采煤機之間的協(xié)同關系與井下綜采的操作過程相結合，因此，提出了液壓支架跟機控制計劃，首先由于編碼器、紅外線等定位裝置安置到液壓支架與采煤機上，兩個裝置能夠判定液壓支架與采煤機的相互位置所處的狀態(tài)；其次在按照提前設置的移動支架的方法來對液壓支架的運行進行控制，進而使采煤機與支架組的聯(lián)動控制所需要的要求得到了滿足，下頁圖2 為液壓支架跟機控制流程圖。

圖2 液壓支架跟機控制流程圖

與采煤機的割煤措施相結合，通過驗證發(fā)現(xiàn)，在采煤機實際運行時，實施收護幫板操作的是與進給相同方向的支架中第7 個，實施移架的是機身之后支架的第7～11 個，實施打護幫板操作的是其機身之后支架的第13～16 個，實施推溜的是其機身之后支架的第18～25 個，進而使自動跟機運行控制所需要的要求得到滿足，使井下支架的安全與準確性得到得到提升。

3 支架控制器的分析

在井下支架控制中最關鍵的就是支架控制器，支架控制器不但可以對支架的實際運轉(zhuǎn)情況進行收集，還可以對支架的運行進行控制，所以會把SAC電液控制系統(tǒng)設置在支架控制器中，當有調(diào)節(jié)信號被智能控制系統(tǒng)所接收之后，可以馬上把其命令發(fā)出來，使自動控制所需要的所有條件得到滿足，圖3為新型支架控制器結構圖。

從圖3 中能夠發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)總線可以把井下的全部支架控制器進行連接，控制液壓支架中的換向閥可以由支架電液控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，能夠使自動控制液壓支架得到滿足，實時監(jiān)測井下支架所處的支護情況可以由所有的傳感器設備來完成，不但可以給調(diào)控系統(tǒng)供給依據(jù)，還可以實時反饋調(diào)整支架的狀況，使調(diào)控的準確性得到滿足。

圖3 新型支架控制器結構圖

4 刮板輸送機智能控制的分析

刮板輸送機主要是對井下的物料進行運輸，恒速運行是傳統(tǒng)刮板輸送機的主要形式，可是因為井下開采煤炭的速度有比較大的波動，就會造成由于時間段不同，開采量也不同，所以當運行刮板輸送機時電能就會有比較大的浪費。與井下的真實狀況相結合，把稱重裝置設置到刮板輸送機中的落煤點的位置，讓智能控制系統(tǒng)自動接收落煤量，如果額定煤量大于煤量，那么就把刮板輸送機的速度降低，如果小于，那么就把其速度提高。按照實際使用得知，新型智能控制系統(tǒng)可以把刮板輸送機的運行的總耗電量下降13.8%，使井下運輸物料的安全性得到提高。

該智能化聯(lián)控綜采技術可以縮減井下綜采面的人員，從40 人下降至12 人，使人員數(shù)量下降了70%，使綜采的效率升高了23.6%，可進一步促進礦井綜采作業(yè)實現(xiàn)自動化無人化。

5 結語

1）綜采面設備層、井下監(jiān)控層、地面管理層構成了智能聯(lián)控系統(tǒng)的結構，可以使井下綜采的核心設備的三機聯(lián)動的運行得到控制。

2）編碼器定位裝置與紅外線定位裝置的應用，可以保證液壓支架與采煤機更準確地定位，使自動跟機控制的條件得到滿足。

3）新型智能化聯(lián)控綜采技術把刮板輸送機的運行的總耗電量下降13.8%，縮減井下綜采面的人員，使人員數(shù)量下降了70%，使綜采的效率升高了23.6%，可進一步促進礦井綜采作業(yè)實現(xiàn)自動化無人化。