关键词：煤矿；综采工作面；自动化技术
引言
1煤矿综采工作面自动化技术概述
自动化采煤系统包括自动控制器、传感器、计算机、设备检测系统及故障诊断系统，煤矿综采工作面涉及的设备多、技术复杂程度高并且管理难度大，一般而言，综采工作面的主要设备包括主采机组、运输机组、支护设备，其中，主采机组包括液压支架设备、乳化液泵站设备、采煤设备及刮板设备，运输机组包括破碎设备、皮带输送设备、转载设备。此外，支护设备主要对巷道及围岩起到相应的支护作用。综采工作面自动化系统就是通过计算机、传感器、控制器等装置将综采工作面设备联系起来，实现各个综采工作面设备的自动化运行，同时确保协同工作，并且需要注意的是，协同工作是综采工作面自动化技术的应用核心。
2煤矿综采工作面自动化技术发展现状
作为煤矿生产中最为复杂的环节,综采工作面中包含数量极多的设备,通常,一个标准的综采工作面设备不会少于200台。20世纪60年代末,国内煤矿企业有一部分综采工作面就已经初步具备自动化生产能力,但所能涉及到的一系列环节也仅仅是雏形。随着自动化技术不断发展,综采工作面自动化技术开始有所进步,从2004年～2007年,神华集团神东分公司榆家梁矿、大柳塔矿、哈拉沟矿、锦界矿分别试验并成功应用综采工作面自动化;2008年,榆家梁矿无人跟机自动化工作面井下调试成功。随后几年,我国综采工作面自动化技术在多次实验中不断成熟,进入实用化阶段,已经出现全视频集中控制、自动化综采工作面。目前,中国煤炭自动化装备水平有了很大的发展,自动控制系统可以实现在地面直接控制井下的破碎机、运输机、转载机、泵站、高压开关的运行;在远方集控方式下,能够达到有煤流时输送机运行,无煤流时输送机停止,同时可以增加防止输送机频繁启动的控制功能,基本与国际水平接轨。不过,在综采设备的核心技术与自动化衔接上还存在差距。在这方面我国技术人员也在不断摸索,从多人→少人→无人智能工作面的成功案例将会是未来煤矿自动化的发展发向,已经越来越被大多数煤矿企业所关注。
3煤矿综采工作面自动化技术
3.1集成自动化控制系统功能分析
3.1.1控制功能
控制功能在实际使用中主要就是控制工作面设备的启停,使其开始运行或者停止工作,当前在自动控制系统中主要有手动和自动两种运行模式。手动模式主要就是负责设备的单独启停,同时破碎机、转载机、刮板输送机还能够按顺序启停。在以上设备运行过程中,如果出现设备数据运行异常的情况,可以向采煤机发送停机命令,同时操作组合开关就可以以此停止停刮板输送机、转载机和破碎机;在自动模式中,主要应用自动跟机模式,同时采煤机会进入记忆截割模式,各设备会按照顺序启停,以便保障综采工作面所有设备的稳定运行。
3.1.2参数设置功能
参数设置功能主要就是设置设备的工作参数,包括采煤工艺参数、斜切进刀距离、左端头清煤次数、右端头清煤次数、清煤距离和折返等待时间,并以此来控制设备进行精确的运行,保证设备工作的效率,并提高精确性。
3.1.3数据采集和存储功能
数据采集和存储功能主要负责对各设备的工作数据进行采集,比如采煤机的速度、滚筒高度、功率,或者是支架的传感器等数据信息,采集到的信息可以在控制中心的显示屏中显示出来,方便操作人员掌握设备的工况。除此以外,能够将采集到的信息数据存储到后台中,方便相关工作人员随时查阅相关数据,维修工作人员也可以以此为依据进行设备的维修保养。
3.1.4报警功能
报警功能能够保证设备的安全运行,系统会对转载机、破碎机以及刮板输送机等工况数据进行深入的分析,如果发现工况数据与原定数据不一致们就会发出报警指令,以便操作人员及时根据指令来停止工作设备的运行,保证生产安全。
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3.2集成自动化控制设备分析
3.2.1集成控制采煤机
采煤机集机械、电气和液压为一体,集成控制采煤机主要就是将控制系统安装在采煤机的机身上,然后在井上的控制中心中向采煤机发送各种远程控制命令,来控制采煤机的行动,同时能够采集各项监测数据。
3.2.2集成控制刮板输送机、转载机和破碎机
刮板输送机顾名思义是一种输送设备,承担的是综采工作面的护送工作,即运送煤炭,在实际运行中,煤炭会经过刮板输送机、破碎机和转载机转移到带式输送机上。通过集成控制能够对冷却水压力、链轮轴承温度和电机绕组温度进行监测,判断其运行状况,并将其反馈到控制中心。同时,集成控制系统也可以设置工况数据的报警值,如果接近报警值就会发出警报声提醒相关工作人员,以便及时控制运行状况。
3.2.3集成控制支架
集成控制支能够支架传感器数据进行采集,同时将采煤机位置、运行方向及记忆截割信息发送给支架电液控制系统,并以此发布远程控制命令来实现实现端头斜切进刀、割三角煤及中部跟机等功能如果支架电液控制系统出现故障问题时,常见的有采煤机位置不正当、通信故障导致连接出现问题等等,利用集成控制支架就可以将故障信息发送给集中控制系统,以便操作故障设备。
3.2.4集成控制视频系统
视频系统包括采煤机随机视频监控系统和支架随架视频监控系统,集成控制系统的应用可以对整个视频系统实现集中控制。视频监控系统在运行过程中会收集采煤机的位置、速度、方向信息,并将其传送给集中控制系统,同时具有故障报警以及报警输出功能,能够对监测到的故障问题进行报警。在综采工作面中,其所安装的视频设备可以实现上下、左右360°旋转,因此其能够最大范围将其视线范围之内的环境信息采集并存储到系统当中,并且还能够结合采煤机的位置进行移动并采集图像。
3.2.5集成控制工作面语音闭锁系统
在综采工作面中,其语音系统需要承担沿线通话、故障检测盒语音报警灯功能,集成控制工作面语音闭锁系统主要就是通过无源节点控制组合开关来实现对综采工作面设备的控制,工作面语音通信系统能闭锁刮板机、转载机和破碎机,闭锁时向集控发送闭锁信息,集中控制系统根据闭锁信息对采煤机发送停机命令。
3.2.6泵站控制
泵站系统是工作面供液系统的重要组成部分,包括乳化液泵和清水泵。其中乳化液泵可以为液压支架的工作提供乳化液;清水泵则是需要为综采工作面各设备的运行提供冷却水以及喷雾。在泵站控制中,利用自动控制系统可以采集泵站系统的各项监测数据,控制泵站系统的启停,并以汉字、图形、动画显示泵站运行状态。
3.3软件系统分析
综采工作面在运行生产过程中营业需要面对复杂的业务,而软件系统的开发能够有效帮助操作人员提高工作效率,主要包括用户层UI、业务逻辑层、数据驱动层等。用户层UI主要是想用户提供人机交互界面,操作人员可以通过外部事件响应输入以及系统图运行状态现实来控制综采工作面的生产过程;业务逻辑层包括主控逻辑处理模块、急停状态逻辑模块、闭锁状态逻辑模块等等,综合运行可以有效保障综采工作面的稳定运行;数据驱动层可以为业务逻辑层的运行提供相应的软硬件接口。
结语
综采工作面自动化已经成为必然的发展趋势。为保证自动化技术得到进一步推广,煤矿企业必须要正确认识自动化技术,扭转传统煤矿生产中的不足,弥补薄弱部分,充分做到以人为本,促进煤矿开采工作以全新的姿态发展、创新。
参考文献
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[4]刘卓然,刘娟.综采工作面自动化技术应用研究[J].内蒙古煤炭经济,2018(20):7+12.
论文作者:俞康建
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/23
标签：工作面论文; 设备论文; 煤矿论文; 泵站论文; 技术论文; 支架论文; 数据论文; 《工程管理前沿》2020年第2期论文;