淮北矿业股份有限公司 朱庄煤矿 安徽省淮北市 235047
摘要：我国智能化开采技术起步较晚，与其他行业相比，无论是施工工艺还是生产装备，都十分落后,严重制约了发展步伐。单纯依靠人工手动机械操作，施工效率低下、安全无从保障，通过机械化换人、自动化减人、智能化提效是行业发展的必然趋势。利用自动化科学技术，通过工作面集控中心，对综采工作面设备进行集中控制，实现割煤、移架、移刮板输送机、落煤和顶板支护等生产程序远程自动化无人控制。
关键词：智能综采工作面；采煤
1 概述
综采工作面是煤矿生产的最前沿，也是最复杂的工作环节。其设备数量多，设备之间互相制约、相互协调，任何单一设备都无法脱离其它设备而单独完成任务。同时这些设备的任何一个动作还受地质条件的限制。一个标准的综采工作面一般要由200-300台设备构成，核心设备有采煤机、刮板运输机、液压支架、转载机、破碎机和皮带运输机，其中仅液压支架就有100-250架之多。不熟练的工作人员，人工操作都非常困难，实现智能综采工作面的难度可想而知。
智能化开采主要通过网络系统、电液控系统、监测系统和自动化控制系统，将自动控制、以太网、电液控、无线传输、视频、通信等多项技术，集中应用于综采工作面，对综采设备的工作状态实施远程监测监控、故障告警、故障记录，实现运输系统设备、泵站系统设备的一键启停、故障联锁急停、语音告警。同时，该技术还可实现采煤机记忆截割采煤、液压支架自动跟机移架、推溜和设备联动闭锁控制，保证了工作面各型装备连续安全高效运行。
2 智能工作面应用实践
2.1 实践一：Ⅲ325薄煤层智能化综采工作面
2.1.1工作面概况
该面为Ⅲ2上采区右翼3煤层第三个区段，左至Ⅲ2上采区轨道下山，右至3煤层岩浆侵蚀边界，下至Ⅲ42上7工作面采动影响边界，上区段Ⅲ32上3工作面尚未掘进。下伏4煤层未回采，5煤层受岩浆侵蚀，不可采，6煤层已开采完毕。
2.1.2 “三机”配套方案
Ⅲ325薄煤层智能化综采工作面采用ZY5000-08/18D支架、MG330/730-WD采煤机、SGZ730/400运输机的三机配套方案，采煤机截割功率达到330kW，对工作面地质条件有良好的适应性且能够满足工作面过断层破岩需要；采煤机配备直径1.15m滚筒，最低采高为1.2m，可有效确保工作面煤质稳定；支架采用电液控制，“三机”实现一键启动，满足智能化开采需要。
2.2 实践二：1075智能化工作面简介
2.2.1工作面概况
设计走向长2628m，倾斜宽166m，煤层倾角2～14°，平均5°。煤层原生结构简单，10煤层,黑色，玻璃光泽，具条带状结构，半亮型煤,厚度0.3～4.0m，平均厚度3.2m，属中厚煤层，局部含有夹矸0.2～1.4m，煤层顶板以灰白色细砂岩为主，局部渐变成泥岩，底板以灰黑色泥岩为主，局部含有少量粉砂岩。
2.2.2主要装备配置
工作面选用ZZ8800-20/40D型支架，MG500/1180-WD型双滚筒交流电牵引采煤机、SGZ800/1050型刮板运输机，SZZ830/315型桥式转载机，DSJ100/100/2×200型可伸缩皮带机。所有设备均安装智能化控制装置，满足智能化开采要求。
2.3 回采期间，结合工作面煤层条件，对液压支架电液控制系统和智能化控制系统进行了创新优化，具体措施如下：
2.3.1更换护帮位移传感器
将控制支架一、二级护帮板伸缩的拉线式传感器更换为压力传感器，通过油缸两腔的压力判断护帮板是否伸出或收回，彻底解决了拉线式传感器在过断层生产过程中易损坏导致数据传输中断的难题。
2.3.2实现自动跟机带压擦顶移架
传统人工拉架不能完全做到带压擦顶移架，作业过程中顶板下沉量大，受支架反复支撑影响，顶板完整性遭到破坏，尤其在受断层影响的顶板破碎地段，容易造成顶板漏、冒顶事故发生，针对问题，不断优化支架移架程序，最终工作面所有地段实现了支架自动带压跟机擦顶移架，有效提高了工作面回采安全系数。
2.3.3 视频网络优化
工作面共安装视频监控设备，采用交换机级联方式网络总线负荷较大，加上多个客户端同时访问某一个视频，易造成视频掉线和卡顿情况。针对问题，召开会议进行专题讨论。对视频网络进行优化，对视频访问架构进行优化，建立视频服务器，客户端访问视频均对视频服务器访问，避免了直接访问摄像仪。通过对视频网络和访问架构的优化，视频监控系统的稳定性得到显著提高。
2.3.4采煤机及摇臂定位
因采煤机摇臂定位原采用的倾角传感器对振动特别敏感，在割煤作业时，测试数据与真实相比误差较大，难以准确控制滚筒高度。对此，及时采用编码器定位煤机和摇臂位置，实现准确控制滚筒高度，精准定位采煤机位置。
2.3.5 做好水质管理
水质好坏决定成败，组织安装清水过滤站、自动反冲洗高压过滤站、自动反冲洗高压过滤器、回液过滤站，通过不同精度和不同流量的过滤元件的组合，保证水质清洁和系统稳定；安装浓缩液自动配比装置，使用罐车运输、利用风泵供液，有效保证了工作面液压油浓度，从而达到了液压元件在清洁无结垢的系统环境中使用的目的，有效提高了元件的可靠性，为工作面实现智能化开采提供了有力保障。
3 智能化综采工作面应用方面有待改善
3.1工字钢棚段，在冒顶区域或支架接顶不实的情况下，液压支架不能满足充分的初撑力，易造成掉顶、片帮事故，对安全管理十分不利，所以工字钢等架棚巷道不建议使用超前支架。
3.2巷道断面小，布置设备空间太小，不利于安全管理及生产管理。
3.3拱形U型钢巷道也同样不适合超前支架，末期风巷拱形U型钢棚出现支架稳定性差等现象。U型钢巷道，特殊情况下，必须使用超前支架时，建议施工平顶U型钢巷道。
4 几点建议
4.1为提高智能综采工作面适应性，应优先使用锚索配合锚带网支护，应根据地质条件设计支护强度、支护方式等等。针对锚杆支护巷道顶板破碎情况，坚决采取套顺山棚方式复合支护顶板，严防漏冒顶板事故发生。
4.2工字钢架棚巷道，因上层岩石不具备施工锚索条件的巷道，在设计时建议使用复合支护，先打锚杆（索）再架设工字钢棚。
4.3冒顶地段，架设工字钢棚时，应铺设钢筋网并将顶板过严防止漏矸，巷帮采取绑棚方式管理巷帮。
5 结论
这套智能化采煤机组增强了安全保障系数，把职工从艰苦危险的环境中和高强度体力劳动中解放出来，实现了少人则安、无人则安；区队人员减少一半以上；资源回收率达98%以上，实现了减人提效，提质增效。智能化的优势是非常突出的。
参考文献：
［1］王峰.综采无人工作面的自动化开采技术研究与应用.工矿自动化，2015
［2］黄曾华.综采工作面自动化控制技术的应用现状和发展方向.工矿自动化，2013
作者简介：
杨永岳 （1978-），男，安徽利辛县人，工程师，主要从事采煤生产技术管理工作。