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煤矿智能化综采工作面系统设计与应用探讨闫志兴

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：闫志兴

[导读] 摘要：在煤矿智能化综采工作面系统设计与应用时，能够及时将采煤机、液压支架、三机、泵站、移动变电站等设备的参数实时传递到调度指挥大厅的显示大屏，实现地面远程对工作面设备运行状态进行监测和控制。

        神东煤炭集团补连塔煤矿内蒙古鄂尔多斯 017209
        摘要：在煤矿智能化综采工作面系统设计与应用时，能够及时将采煤机、液压支架、三机、泵站、移动变电站等设备的参数实时传递到调度指挥大厅的显示大屏，实现地面远程对工作面设备运行状态进行监测和控制。实现煤炭生产的智能化开采，有效地提高煤炭生产的质量，同时降低员工的劳动强度，这充分发挥先进设备的利用率，总体上提升了煤炭生产的效率。鉴于此，本文主要分析煤矿智能化综采工作面系统设计与应用。
        关键词：煤矿智能化；综采工作面；设计
        1、引言
        现如今，智能化煤矿综采工作面系统是条件适宜的煤层高效开采技术的发展方向，智能、自动、安全、高效的煤炭开采理念是时代发展的需要。将致力于构建更成熟更全面的数据信息，建立起专业的信息支持系统，不断研发煤矿的核心技术，将煤矿工人从人工生产中解放出来，逐渐走向智能化生产。
        2、煤矿综采工作面智能化开采技术发展状况的分析
        对比外国一些发达国家，国内煤矿综采工作面智能化开采技术呈现出一定的滞后性。通过数年的发展之后，国内第一次研制出煤矿综采工作面智能化开采技术。现阶段，国内很多大型的煤矿均运用了煤矿综采工作面智能化开采技术，借助此项措施，不仅增加了日产量，提升了相应的开采率，而且依靠有关智能化监测方式，使煤矿开采的时间得以延长。近些年来，煤炭开采技术得到了飞速发展，使煤矿自动化开采效率与安全性得到有效提升。在此过程当中，煤矿开采技术逐渐实现了智能化，相关设施的利用率也获得了提升，降低了伤亡事故的发生几率。比如，单机自动化能力得到增强，使煤矿综采工作面智能化开采技术的发展更加顺利。结合具体的国情情况，加快煤矿综采工作面智能化开采技术的研发速度势在必行。从当前的情况来看，远程管控采煤技术、智能无人采煤技术等都是主要的研究技术内容。通常情况下，煤矿综采工作面所处的环境十分复杂，而大多数的煤矿综采工作面相应的空间十分狭小，温度与湿度均很高，并且存在着大量的煤尘和有毒有害气体，由于人员操作原因，设备本身缺陷，环境的因素，造成煤矿事故频发。
        3、智能化综采工作面实现的主要功能
        3.1、液压支架自动跟机
        实现液压支架自动跟机主要包含四个部分，分别为液压支架电液控制装置、位移传感器、支柱压力传感器和隔爆兼本安开关电源。对于液压支架电液控制装置而言，是整个综采工作面体系的中心环节，对整个工作环节起到了支配作用，可以收集到所有支架的具体情况，并对其发出实际的命令和指导，使各项分支机构发挥其最基本的功能；对于液压支架位移传感器而言，主要用于采集支架推溜的过程；而对于支柱压力传感器而言，主要对工作面顶板压力进行监测，从而对工作面压力的具体情况，对工作面来压步距，周期来压情况等做出具体判断和指导；而隔爆兼本安开关电源主要起到了安全防护的作用，在保障电源充足的情况下保证安全。
        3.2、采煤机自动记忆截割
        采煤机自动记忆截割技术是人工就地操作自动化采煤机，采煤机进行示范刀的学习、记忆，实现在下个循环自动割煤。采煤机控制系统通过位移型调高油缸，实现对工作面采高自主定位，通过轴编码器实现工作面位置自主定位。根据采煤机自动跟机视频监控系统，监控人员能够实时掌握煤层变化情况、滚筒截割情况、支架状态等，若出现工作面顶板破碎、片帮严重时，可对采煤机进行远程干预，及时调整工作面工程质量，保证工作面正常生产。

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        3.3、集控中心控制功能
        实现综采设备（液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、电气开关、移动变电站、泵站）数据的集成及远程监测、显示；具备对综采工作面设备按照煤流顺序“一键”启停功能，具备单设备远程启停功能和工作面设备的集中控制功能；实现集控中心操作台对采煤机、液压支架、泵站、三机等设备进行远程控制功能；实现对综采设备数据集成、处理、故障诊断等功能。
        3.4、视频监测和语音通讯功能
        在工作面及重要固定地点加装360度云台摄像仪，实现了对整个综采作业区设备的全程实时视频监控、视频信息共享。顺槽带式输送机和工作面安装KTC101型通讯系统，实现了全线通讯畅通，方便人员实时对讲联系。
        4、煤矿智能化综采工作面系统设计与应用
        4.1、系统架构
        综采工作面信息系统作为一个现代化的高效率的系统，主要服务于相关的煤炭工作人员，主要包含三个部分，分别为采煤机、支架电液控制体系和工作面三机通信控制体系。单一部分不仅包含单个工作面，还包括多个工作面体系。多个工作面主要构成了我国当前的矿区人工智能体系，该体系结构复杂且精细，主要由多个部分组成。对工作面检测集成体系而言，主要位于第一阶梯，且根据煤炭工作现场的实际情况来进行数据收集，该系统包含了数据检测、系统检测等多个主体部分。对于数据检测而言，主要针对的内容为综采工作面；对于系统检测而已，主要发生在煤炭的主运输体系中。
        4.2、集成方案
        （1）液压支架智能化控制系统是在支架电液控制系统的标配基础上通过增加多种传感器的方式来实现支架的智能化控制功能。其配置有支架控制器、驱动器、传感器和各种信号转换器、地面监控中心服务器等仪器。
        （2）采煤机的智能控制系统通过工作面的视频监控系统来针对采煤机进行定位与视频跟踪，其能通过工作面的巷道远程操作台来控制采煤机的速度，能使采煤机依据特定的速率和程序来自动运行，同时工人根据采煤机的具体运行情况在需要进行人工干预时及时采取措施。
        （3）刮板输送的智能控制系统是以工作面刮板输送机、转载机和破碎机等机器综合利用为基础的在线监测集中控制系统，其具备检测减速器和电动机温度，高低速启动双速电动机，三机变频启动、智能调速等多种复杂功能。
        （4）泵站智能控制系统是通过配置中的传感器对泵站进行状态预警与保护，并能够实现泵站的远程启停、系统压力波动的最小化及系统瞬间供液最大化的智能控制系统。
        5、结束语
        随着经济的发展和社会的进步，我国的煤炭开采技术不断发展成熟，煤炭工业逐渐由劳动密集型产业向资本密集和技术密集型产业转化，煤炭的开采工艺在实现综合机械化的基础上，逐渐向智能化和自动化发展转换，随着可持续发展观念的传播，国内的煤炭企业越来越关注生产上的技术进步和技术换代。实现煤炭生产的智能化综采，能够有效地提高煤炭生产的质量，同时降低工人的劳动强度，这充分发挥先进设备的效能，总体上提升了煤炭生产的效率。
        参考文献：
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        [2]周生斌.试论煤矿综采工作面智能化开采[J].当代化工研究，2020（09）：55-56.
        [3]张飞.煤矿智能化综采工作面系统设计与应用探讨[J].中国设备工程，2020（05）：28-30.
        [4]邢呈呈.煤矿智能化综采工作面管理平台设计[J].煤矿机电，2019，40（06）：44-46.
        [5]李志东.综采工作面智能化信息管理系统设计应用[J].机械管理开发，2019，34（04）：218-219.