李伟国
铁法能源有限责任公司小青煤矿 辽宁省调兵山市 112700
摘要：2019年铁煤集团第一套智能化配套回采设备落户铁煤集团小青矿N2-407综采工作面并获得成功。本文结合在铁煤集团小青矿N2-407综采工作面实际生产过程中成功的实践经验，介绍了智能化回采中液压支架电液控制系统、智能集成供液系统、综采自动化控制系统、智能化开采技术等，并指出该技术在生产过程中出现的主要问题及制约因素，同时，有针对性对以后发展研究重点及创新发展进行展望。
引言：
根据铁煤集团目前现有回采设备情况，主要配套北京天地玛珂电液控制公司、天津华宁通讯公司、江苏煤机厂、宁夏天地公司等设备厂家的主体智能设备，以实现综采工作面常态化无人作业为目标，以采煤机记忆截割、液压支架自动跟机及可视化远程监控为基础，以生产系统智能化控制软件为核心，实现在地面（顺槽）综合监控中心对综采设备的智能监测与集中控制，确保工作面割煤、推溜、移架、运输等智能化运行，达到工作面连续、安全、高效开采。
1.铁煤集团小青矿N2-407智能化综采工作面生产情况
1.1工作面自然情况
N2-407综采工作面运顺走向1264米，回顺走向1184米，倾向330米，面积403526.6平方米；煤层厚度最大3.2米，最小1.9米，平均2.63米，纯煤厚度最大2.75米，最小1.7米，平均2.23米，夹矸最大0.75米，最小0.2米，平均0.40米；煤层近水平赋存；预计回采煤量115万吨。
1.2智能化实现情况
（1）实现液压支架智能感知与智能控制功能。 通过液压支架姿态感知、护帮板回收感知，集成网络控制系统，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、矿压监测、工作面数据集成及上传、集控中心及地面监测、数据分析及信息发布等功能。
（2）实现工作面全方位的视频监控功能。工作面每三组液压支架安装一套摄像仪，实时跟踪采煤机，自动完成视频跟机推送、视频拼接等功能，为工作面可视化远程监控提供“身临其境”的视觉感受，指导远程生产。
（3）实现液压系统的智能集成供液功能。智能集成供液为工作面提供恒压、清洁、配比稳定的高质量乳化液。
（4）实现工作面远程控制功能。在顺槽监控中心、地面调度室配备远程操作台，通过建立集中监控中心、1000兆工业以太环网、工作面视频监控、语音通信、远程控制等为一体的智能化开采信息化系统，实现在地面调度中心或井下顺槽控制操作台对工作面设备的一键启动和远程干预，实现工作面的智能化运行。
（5）实现采煤机记忆割煤功能。按照示范刀所记录的工作参数、姿态参数、滚筒高度轨迹，进行智能化运算，形成记忆截割。
（6）实现工作面有人巡视、无人操作的目标。
2.自动化配置情况
2.1支架电液控制系统功能
（1）系统具备双向邻架、隔架单动作控制功能。
（2）系统具备双向邻架自动顺序动作功能。
（3）系统具备双向成组自动控制功能。
（4）系统具备电液控制系统及其他设备信息数据上传及存储功能
（5）系统具备声音报警、急停、本架闭锁及故障自诊断显示功能，并能方便地进行人工手动操作，能够在线进行参数调整设定和现场程序装载与更新。
2.2综采自动化控制系统功能
（1）具有在地面调度中心对综采工作面设备的监测功能。
（2）具有在地面调度中心（顺槽监控中心）对井下设备（采煤机、液压支架、泵站控制、运输机、转载机、破碎机、皮带机系统）的“一键”启停控制、和远程干预操控功能。
（3）具有对采煤机、液压支架、工作面运输设备、泵站系统设备工况监测与远程控制功能。
（4）具有对皮带系统设备工况监控功能。
（5）具有对综采设备数据集成、处理功能。
（6）具有自动化系统无故障自诊断功能（包括对采煤机、液压支架、三机、泵站、皮带控制的故障诊断）、故障类型显示、语音提示、管理等功能。
（6）具有工作面工业以太网，在工作面实现数据的高速传输。
（7）具有工作面视频系统，实现对主要综采设备进行实时监控。
当综采工作面自动化控制系统出现故障时，各子系统不受综采自动化系统控制，以保证在检修和自动化控制系统出现故障时，各子系统能单独开车，确保生产不受影响。
3.调试及生产过程中出现问题
（1）调试过程中出现如下问题：移动变电站数据和天玛没有连接上；乳化液自动配比不能实现；1#喷雾泵有时启动两次才能完成，启动过程不稳定；喷雾泵、乳化泵运行过程不稳定，有偷停现象；摄像仪显示器有重启动现象等。
以上问题反映出不同厂家设备对接不稳定，经进一步调整后正常。
（2）生产过程中出现如下问题：移动变电站合闸后作各种实验不分闸，电压显示不正确，整定值不能输入。
由生产厂家提供模块YB-DSPL、YB-DSPH，更换后移动变电站正常。
（3）生产过程中出现问题：运输机机头、机尾控制器与天玛通讯联接不上。
反映出不同厂家设备对接不稳定，经进一步调整后正常。
（4）生产过程中出现问题：KTC/101控制台启动皮带时，时常报故障出现皮带保护，造成地面调度无法启动。
原因：皮带头下位机里的模块不稳定，下位机悬挂皮带头框架有震动，没有采取防震动措施。
（5）生产过程中出现问题：井下控制中心、集控室控制台无法与地面调度通讯，造成地面无法一键启动。
原因：集控室天玛网络交换机里的串口3180模块故障，KTC/101通控波斯卡故障，造成与地面调度不通讯，无法一键启动。
（6）生产过程中出现问题：支架整部跟机有“丢支架”现象。该工作面长度330米，乳化泵流量不够。
采取办法：工作面100#支架后断开，再铺设一趟高压管路，实现二趟进液一趟回液，提高供液量。
（7）生产过程中出现问题：支架控制器供电线路长有压降，支架控制器显示故障，不能正常动作。
采取办法：工作面100#支架后电源箱断开，由变电列车照明综保再铺设一趟电源线，实现二趟线供电。
4.智能化综采工作面的启示。
智能化采煤工作面是智慧矿山的主要组成部分，是采煤工程未来发展方向。通过N2-407综采工作面应用智能化设备回采反映出目前的智能化工作面只能是自动化综采工作面或者自动化综采工作面的高级阶段、自动化综采工作面与智能化综采工作面之间的过渡阶段。
如果真正实现智能回采，智能化回采设备应该具有分析判断能力，应对复杂变化的地质环境能够及时处理，而不是依靠工作面视频，进行人工远程遥控。
5.智能化综采工作面的展望。
智能化综采工作面的最终目标实现现场无人作业，智能化综采工作面真正做到“无人”，还需要有很长的路要走，特别是地质情况等基础工作的完善、回采设备科技含量的继续提高，只有实现“透明工作面”，“精准割煤”，才能有望实现“智能”，现阶段的远程遥控没有达到智能的要求。
目前，智能化综采工作面需要做的的工作有以下几个方面：
第一：建立工作面煤层地理信息系统。在工作面煤层倾斜方向、走向方向建立三维地质模型，地质构造，比如，断层、褶曲、起伏同时纳入模型中。回采设备具备“透视眼”能够掌控采煤机等回采设备的状态适宜煤层起伏的需要及其它地质条件的需要。
第二：煤岩识别。回采设备携带“放大镜”。综采工作面需要回采煤炭，减少岩石的混入。同时，为保证回采设备的正常运行，局部将适当割岩石，比如，底板割平，保证运输机平整，所以，采煤机滚筒的运行轨迹需要根据煤层赋存情况及运输机设备需要进行精准设定。
第三：采煤机自动调高技术。随煤层赋存情况，及时调整采煤机滚筒的位置。
第四：采煤机能够根据三维地质模型自动控制仰采的位置、俯采的位置，拉底的位置、留底的位置。
第五：运输机自动调直技术，保证工作面工程质量达标。
第六：液压支架状态智能调整，保证液压支架符合工作面顶底板的需要、符合煤层赋存倾角的需要、符合相邻液压支架位置关系的需要。
总之，只有建立“透明工作面”、实现“精准割煤”智能化开采有望实现。
作者简介：李伟国（1973—），男，毕业黑龙江矿业学院，工学学士，铁法能源公司小青煤矿生产科长，高级工程师。
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