关于煤矿综采工作面智能化系统的研究.pdf
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1、84/矿业装备 MINING EQUIPMENT管 理0 引言在我国的能源结构体系中,煤炭资源占据的比例非常大,煤炭资源能否正常供应直接影响人们的正常生活和社会工业生产1。随着我国对煤炭资源需求量的不断提升,在煤炭领域的投入越来越大,煤矿领域获得了快速的发展2。当前阶段煤矿综采工作面正朝着自动化甚至智能化的方向发展,很多大型煤矿中都使用了智能化系统3。智能化系统的成功实践应用,不仅大幅度解放了人工劳动力,保障了矿井工作人员的安全,还使煤矿开采效率大幅度提升,取得了非常好的效果4。但是目前我国在煤矿智能化建设方面仍处于起步阶段,相关技术不是非常成熟,因此有必要对综采工作面智能化相关技术进行总结,
2、以进一步促进智能化系统在煤矿领域的应用5-6。本文以某煤矿为例,介绍了煤矿综采工作面智能化系统的关键技术及其应用情况。1 煤矿综采工作面概述某 矿井的设计生产能力 为 每 年 110 万 t,矿 井经过前期勘探发现整体上为对称倾斜构造。其中西翼倾角相对比较平缓,其角度在 10 40范围内,东翼的倾角相对比较陡峭,在20 75范围内,整个矿区可采煤层有 4 层。本文以其中的 1201 综采工作面为对象进行分析,此煤层结构属于复合煤层,煤层比较稳定,厚度在 1.34.5m 范围,平均厚度为 3.3m。煤层整体的倾角和倾向分别为20 53和 87 111。2 综采工作面智能化系统为了在保障煤矿安全生
3、产的前提下提升煤矿开采效率,所述煤矿企业结合实际情况,对综采工作面进行了智能化设计,建设了智能化综采工作面系统,如图 1 所关于煤矿综采工作面智能化系统的研究袁旭东(阳泉煤业集团天安煤矿有限公司,山西忻州 034000)摘要:智能化是煤矿领域未来发展的必然方向。在对某煤矿综采工作面进行概述的基础上,研究了工作面中建设的智能化系统。该系统由一个核心控制系统和多个子系统构成,各子系统具备有对应的功能,每个子系统中的控制器都与核心控制系统进行连接,实现数据信息的上传和指令的下达。核心控制系统可实现所有子系统之间的协调运行,以及综采工作面的综合控制。智能化系统应用到综采工作面中后,不仅为企业创造了良好
4、的安全效益和社会效益,还创造了很好的经济效益,达到了预期效果,值得其他煤矿企业借鉴。关键词:综采工作面;智能化;控制系统;经济效益图1 综采工作面智能化系统的整体结构框图2023.10 矿业装备/85示为综采工作面智能化系统的整体结构框图。由图 1 可知,智能化系统包含有一个核心控制系统,另外包含多个具备有不同功能的子系统,所有子系统全部与核心控制系统连接,并接受核心控制系统的综合控制,实现综采工作面的智能化管理控制。核心控制系统是所有子系统的载体,所有数据上传至核心控制系统中进行实时展示,工作人员通过监控大屏能掌握综采工作面的状态,并通过人机接口对各子系统进行控制。总体而言,核心控制系统的主
5、要作用是对综采工作面中的关键设备的运行状态信息、环境参数信息等进行采集、显示、汇总并通过人机对话操作,实现工作面不同子系统之间的协调控制。3 综采工作面智能化系统关键技术研究各子系统是实现综采工作面智能化系统的关键所在,各子系统涉及的技术为智能化管理系统的关键技术。本智能化系统中涉及六个子系统,分别为采煤机远程控制系统、液压支架电液控制系统、工作面主要设备数据采集和集中控制系统、工作介质管理系统、视频照明监控系统、地面控制系统。以下对比较重要的技术进行介绍。3.1 采煤机远程控制关键技术采煤机是综采工作面中最关键的采煤设备,对其进行远程控制是实现综采工作面智能化控制的关键所在。如图 2 所示为
6、采煤机远程控制系统的主要技术框图,基于该系统可实现采煤机的智能化监测与控制。由图 2 可知,系统运行时需要利用传感器对采煤机的运行状态数据进行实时采集,并将采集结果汇总到 DSP 主控器中进行分析。传感器采集得到的数据信息可分为两种类型,分别为模拟量信号和数字量信号,对于以上两种信号需要利用对应的模拟量输入模块和数字量输入模块将数据传送至控制器中。DSP 主控器根据采集结果判断采煤机的运行状态,并下达各种指令实现采煤机的智能化控制。DSP 主控器与变频器进行连接,通过变频器控制电机速度,达到控制采煤机的效果,两者之间基于 RS-485 串口实现数据信息交互。DSP 主控器还与核心控制系统进行连
7、接,将数据上传至核心控制系统中进行实时展示,同时接受核心控制系统的指令,两者之间基于 CAN 总线实现数据交互。3.2 液压支架电液控制关键技术液压支架作为综采工作面中重要的“三机”装备之一,其电液控制系统的运行可靠性对智能化系统有重要影响。如图 3 所示为综采工作面液压支架电液控制系统的主要技术原理图。由图 3 可知,该子系统可以划分成为三大模块,分别为参数采集模块、PLC 主控模块以及执行机构模块。参数采集模块主要是利用各种传感器对液压支架的运行状态进行采集,需要重点采集的对象包括油压、油缸位移以及液压支架位置等。将采集得到的数据信息输入到 PLC 主控模块中进行综合分析处理,根据处理结果
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