马兰矿18509综采工作面智能化技术应用与探索_白海云.pdf
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1、马兰矿 18509 综采工作面智能化技术应用与探索白海云(西山煤电集团有限责任公司马兰矿,山西太原030000)摘要:介绍马兰矿工作面地质概况,阐述智能化系统装备总体构成,对控制系统功能和设计进行研究,论述存在的问题及相应的解决办法,并探讨开采效果,以提高操作的安全可靠性,进而逐步提高综采工作面智能化水平。关键词:综采工作面智能化煤岩体识别通信系统中图分类号:TD67文献标识码:A文章编号:1003-773X(2023)02-0176-03118509 工作面地质概况马兰矿位于山西古交西南 15 km,井田面积104.4 km2,设计生产能力 400 万 t/年,18509 工作面现主要开采
2、8 号煤层。工作面切眼长度 350 m,两顺平均走向长度 1 235.5 m;运、回顺均为矩形断面,钢丝绳钢带+锚杆+金属网+锚索联合支护,运顺宽度5.2 m、高度 3 m,回顺宽度 4.8 m、高度 3 m。18509 工作面煤层平均厚度 2.65 m,煤层倾角 15,平均倾角 3,工作面伪顶为泥岩,直接顶为粉砂岩,老顶为以粗砂岩、砂砾岩、中砂岩为主的砂岩互层,底板为泥岩。老顶来压明显,工作面有三条断层,落差均在06 m,回采期间对生产造成影响。2智能化系统装备总体构成马兰矿 18509 工作面智能化系统装备主要由综采自动化控制系统(SAM)、液压支架电液控制系统(SAC)、智能集成供液系统
3、(SAP)三大系统组成。其中,控制系统主要由综采单机设备、运顺监控中心、地面监控指挥中心三部分构成,如图 1 所示。智能化工作面将采煤机、支架、运输控制、“三机”通信、泵站等控制系统及供电系统互相融合,实现联控联动、智能化远程控制,实现综采工作面“有人巡视,无人操作;顺槽可视化控制,地面远程割煤”。2.1综采自动化控制系统综采工作面自动化控制系统由电液控制系统、远程供液控制系统、数据集成系统通过内部构建的以太网集中到统一管理平台,并在远程隔爆计算机控制系统上实现可视化操作,对综采工作面的采煤机、液压支架、泵站等设备的运行进行动态操控。地面调度指挥中心可实现对综采工作面机电设备进行一键启停和远程
4、操控。日常生产作业时,经过安全确认后,在地面调度室按下一键启停按钮,工作面的设备按顺序依次启动,设备进行数据采集、传输至控制中心下达信号,工作面采掘设备进行破煤、装煤、运煤、移架、推溜等采煤作业工序,实现工作面的连续、安全、高效开采。2.1.1运输顺槽监控指挥中心对工作面的设备、系统、顶板、煤壁、采煤、运输、移架等所有工作情况进行监视、控制及远程操作,并通过内部以太网传输至地面调度指挥中心。2.1.2综采面视频监控每 6 架距离之间设置 1 台支架实时工作状态监控仪及 2 台工作面煤壁实时状态监控仪,把工作面情况实时传输至调度生产集中监控指挥中心实时监控。2.1.3采煤机智能化工作控制根据采煤
5、机采高及位置的实时状态,实现智能化定位,能够根据储存的程序自动远程进行截割工作,从而实现智能化生产。2.1.4记忆截割将采煤机运行设置为示范生产状态,人工控制采煤机进行示范刀割煤,储存所有参数程序,并根据工作面的状态及采煤工艺需要及时进行配置修改。智能运行时,根据记忆的截割轨迹进行自动割煤。当煤层条件发生变化时,通过人为就地干预或远程干预。2.1.5整机检测及数据传输整机检测包括工况检测、姿态检测和故障诊断。并将生产系统的所有数据及状态实时环网传输共享,运顺监控中心和地面监控室随时可见采煤机运行状态。2.1.6远距离操作指挥与控制运顺监控中心和地面监控室控制指挥所有设备及相关系统,按照记忆工况
6、智能化运行,在生产条件收稿日期:2022-02-25作者简介:白海云(1976),男,本科,毕业于中国矿业大学采矿工程专业,工程师,从事煤矿安全生产工作。总第 238 期2023 年第 2 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 238No.2,2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.02.069图 1智能化综采工作面系统总体架构矿井环网地面调度窒可视化远程干预+地面地面井下顺槽监测专线控制专线顺槽顺槽监控中心采场(工作面内)智能化无人操作+工作面工业以太网采场摄像仪摄像仪供电系统供液系统外部运输系统内部运输系统采
7、煤机液压支架自动化系统设计2023 年第 2 期图 2智能集成供液系统集中控制通信图图 3系统软件架构顺槽监控操作中心数据上传交换机自动化显示器光缆RS485泵站控制系统矿用隔爆兼本质安全型主控操作台组合开关监控主机(采煤机,“三机”,(泵站)(自动化)泵站)双向控制RS232闭锁泵站泵站控制节点数据可视化实时数据库数据模型控制分析实时数据同步服务实时数据存取服务历史数据记录服务历史数据同步服务企业级据库地面服务器SQLserver井下综采工作面监控计算机数据可视化工业数据库WPF、Silwerlight 技术、USD技术实时数据库数据模型控制分析支架采煤机记忆截割实时数据同步服务实时数据存取
8、服务历史数据记录服务历史数据同步服务驱动驱动驱动ModbusOpcSQLserverSQLite变化时,控制人员及时进行控制调整,确保安全生产。2.1.7采高定位采高传感器实时感知摇臂的高度摆动的位置,倾角传感器实时监测工作面的倾角及俯仰采角度,采煤机自动调高系统的信息反馈回主控器,通过数学模型准确计算出摇臂的实时高度,进行定位。2.1.8支架智能化工作与远距离控制单套支架、所有支架间安设智能化控制系统,按照储存的相应控制程序,实现工作面支架的降、移、升、推溜、喷雾及与采煤机工作状态适配的智能化生产运行控制。2.1.9采煤工作面“一键”启停及顺序联动集成控制系统设置为“全自动化”工作模式,泵站
9、,运顺皮带,工作面所有的采、运、支架相关设备,严格按设定的设备工作程序智能化控制启动,实现“一键”启停式智能化生产,遇到紧急情况时,按下工作面“急停”按钮,工作面所有设备停机。2.2液压支架电液控制系统SAC 型液压支架电液控制系统实现了对液压支架的程序化和自动化控制。控制系统能够实现单架控制、成组控制、跟机自动化控制、闭锁及紧急停止、故障显示及报警、自动补压、带压移架、矿压监测、工作面数据集成及上传、顺槽及地面监测、数据分析及信息发布等功能。每组液压支架配置一套支架控制单元,包括支架控制器、电磁驱动器、电液控换向阀、监测支架顶板压力的立柱压力传感器、监测采煤机运行位置及方向的红外线接收器。在
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