论文部分内容阅读
[摘 要]张集煤矿1114（1）工作面成功运用智能化开采技术，提高了综采自动化水平，改善了煤矿开采安全条件，降低了煤矿职工的劳动强度，大大提高了安全生产效率。
[关键词]智能化 改善安全 劳动强度 生产效率
中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0376-01
引言
伴随着中国经济的不断快速发展，对能源的需求量日益增加，随之而来的是我国煤矿开采日益向深部发展延伸，而接踵而至的是矿井地应力和瓦斯压力逐步增大、瓦斯含量增高，综采工作面顶板与瓦斯管理的难度日益增大，严重制约了煤矿安全高效生产。为了改变被动局面，张集煤矿1114（1）工作面成功运用智能化开采技术，提高了综采自动化水平，改善了煤矿开采安全条件，降低了煤矿职工的劳动强度，大大提高了安全生产效率。
一、智能化生产系统及功能
通过SAM综采自动化控制系统、SAC电液控制系统和SAP集中供液系统，实现了“一键”顺序启动或停止工作面综采设备，包括乳化泵站、喷雾泵站、顺槽胶带输送机、破碎机、转载机、刮板输送机、采煤机记忆割煤程序、液压支架跟机作业程序等。同时，实现了井下监控中心对设备的远程控制，当设备运行异常，也可以在集控中心通过人工干预手段对设备进行远程干预。
1.SAM综采自动化控制系统
SAM自动化控制系统将多种跨学科技术（如工业控制、以太网、无线、视频、音频、通信、液压等）应用于综采工作面。该系统在工作面搭建以太环网、建立工作面视频系统，接入语音通讯系统与三机集控系统，采用拟人手法，将视频、音频、控制延伸到工作面，并通过以太网将信息反馈到集控中心，实现了“一键”顺序启动或停止工作面综采设备，包括乳化泵站、喷雾泵站、顺槽胶带输送机、破碎机、转载机、刮板输送机、采煤机记忆割煤程序、液压支架跟机作业程序等，同时，实现了井下监控中心对设备的远程控制，当设备运行异常，也可以在集控中心通过人工干预手段对设备进行远程干预
2.SAC电液控制系统
每台支架上安装支架控制器、压力传感器、行程传感器和连接器等，组成单台支架单元的控制系统，控制器对支架下达操作命令，通过驱动器发布电信号控制相应电磁先导阀实现支架的动作。信号转化器将所有支架数据传输到操作台，可以实现操作台对工作面支架的远程干预控制。当自动化控制系统出现故障时，各子系统能够实现自动停机保护，切换至就地控制，不受自动化控制系统控制，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.SAP乳化泵站集成供液系统
SAP型智能集成供液系统是集泵站、电磁卸载自动控制、PLC智能控制、变频控制、多级过滤、乳化液自动配比、系统运行状态记录与上传于一体的自动化设备，为综采工作面提供恒压、清洁、配比稳定的高质量乳化液。具有泵站润滑油油温、油位、压力等传感器，实现乳化液泵站的状态检测、预警与保护功能，实现对液箱液位检测、自动补液（水）、乳化液自动配比、乳化液浓度检测功能。具备智能联动功能，可按照编组实现主、次、辅泵的起动。控制系统软件具有对乳化液浓度、泵站出口压力、泵站开机率等参数的显示和存储功能。
4.视频监控系统
1114（1）工作面安设煤壁及180°旋转的云台摄像仪用于为集控中心采集视频信息，两种摄像仪均安装在支架立柱前方顶梁下部，煤壁摄像仪每三架安装一台（共计45台），云台摄像仪每六架安装一台（共计23台），顺槽超前支架各安装2台云台摄像仪，皮带机头安装1台云台摄像仪。通过云台及煤机摄像仪实现对皮带机头、两巷超前支护段及工作面的视频监控。
5.链板机变电变频控制系统
使用BPBJV-1200/3.3型刮板输送机变电变频器，该变电变频器在张集矿首次使用，传统刮板输送机为双绕组电机，若工作面煤量大时，经常出现低速转高速时跳电等故障，使用变电变频器，刮板输送机变频启动，能有效杜绝因工作面煤量大而造成运输机无法启动现象，也有效的避免了传统方式运输机瞬間快速开启时因阻力大造成断刮板现象。
6.反渗透水处理装置
MK-RN-8型工作面给水处理站，通过使用化学药剂对井下清水系统软化过滤，减少工作面Cl-、SO42-含量，该系统没有动力消耗，不需要用电，安全性高，初次运行时调好参数后，只需定期投加运行药剂、更换耗材等少许操作，即可自动生产合格产品水，预处理要求简单、工艺成熟，出水水质稳定。
二、智能化回采实践
1.自动化回采工艺主要参数
（1）工作面两巷为锚梁网支护，运顺帮部采用φ20×2000mm左旋螺纹钢高强锚杆、轨顺帮部采用φ20×2500mm左旋螺纹钢高强锚杆，端头进刀后，为避免锚杆、垫板等铁器杂物进入煤流系统，必须人工进入煤壁侧去除帮部锚杆。若端头进刀采用自动化回采工艺，一方面存在滚筒缠绕铁器杂物伤人的安全风险，另一方面还需要停车闭锁、人员进入煤帮去除锚杆，失去了自动化的意义。因此，工作面在机头、机尾各25架范围内，采用人工手动操作。即，工作面26#～110#支架范围内，采用自动化回采工艺回采。
（2）移架滞后煤机后滚筒10架、推溜滞后煤机后滚筒15架。
（3）工作面超前采煤机前滚筒3架收回伸缩梁、护帮板，滞后采煤机前滚筒后3架伸伸缩梁，滞后采煤机后滚筒3架伸出护帮板支护。
（4）支架喷雾随着采煤机的牵引逐步顺序开启，于采煤机滚筒位置同时打开2架，喷雾时间为10秒。
三、工作面智能化安全高效开采技术创新
1.生产系统高度自动化
通过SAM综采自动化控制系统、SAC电液控制系统和SAP集中供液系统，实现了“一键”顺序启动或停止工作面综采设备，包括乳化泵站、喷雾泵站、顺槽胶带输送机、破碎机、转载机、刮板输送机、采煤机记忆割煤程序、液压支架跟机作业程序等。
自动化回采工艺的应用，一方面提高煤矿职工对新设备、新工艺的认识，开拓了视野。在“四化融合、七措并举”的路上又前进了一步；另一方面自动化开采技术不仅能够降低职工的劳动强度，改善作业环境，更能够促进职工学习进步，推动煤矿作业人员综合素质的不断提升。
2.生产管理远程化
实现了井下监控中心对设备的远程控制，当设备运行异常，也可以在集控中心通过人工干预手段对设备进行远程干预。
工作面采用自动化回采工艺，当自动化控制系统出现故障时，各子系统能够实现自动停机保护，切换至就地控制，不受自动化控制系统控制，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.安全管理本质安全化
自动化开采技术的实现，将人员从危险性较高的采煤工作面转移到顺槽监控中心甚至是地面调度中心，从本质上大大提高了作业安全系数。
4.生产效能释放最大化
（1）有效配置劳动力资源，实现生产资源配置最优化。
与传统回采工艺相比，除了能够提高生产效率、降低劳动强度之外，生产过程中能够减少2名系统工（皮带机司机和泵站司机，但是因目前处于自动化回采工艺初期，仍安排系统岗位工进行监视，以便处理意外情况）；使用超前支架，能够减少端头工4名（机头、机尾各减少2人）；工作面支架工能够减少3人。
（2）节约生产成本
两巷均使用ZQL2×3200/18/35型超前支架支护，其中运顺安装3组（2架一组），超前支护距离为20.9～24.3m；轨顺安装4组，超前支架支护距离为27.8m～32.9m，两巷超前支架支护距离均能满足支护要求。超前支架替代单体挑棚支护，节省了两巷单体租赁费用；另一方面，超前支架操作简单，支护可靠，避免了人工抬单体铰接梁支护作业工序，既减少职工劳动强度，安全上又得到了保证。
[关键词]智能化 改善安全 劳动强度 生产效率
中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0376-01
引言
伴随着中国经济的不断快速发展，对能源的需求量日益增加，随之而来的是我国煤矿开采日益向深部发展延伸，而接踵而至的是矿井地应力和瓦斯压力逐步增大、瓦斯含量增高，综采工作面顶板与瓦斯管理的难度日益增大，严重制约了煤矿安全高效生产。为了改变被动局面，张集煤矿1114（1）工作面成功运用智能化开采技术，提高了综采自动化水平，改善了煤矿开采安全条件，降低了煤矿职工的劳动强度，大大提高了安全生产效率。
一、智能化生产系统及功能
通过SAM综采自动化控制系统、SAC电液控制系统和SAP集中供液系统，实现了“一键”顺序启动或停止工作面综采设备，包括乳化泵站、喷雾泵站、顺槽胶带输送机、破碎机、转载机、刮板输送机、采煤机记忆割煤程序、液压支架跟机作业程序等。同时，实现了井下监控中心对设备的远程控制，当设备运行异常，也可以在集控中心通过人工干预手段对设备进行远程干预。
1.SAM综采自动化控制系统
SAM自动化控制系统将多种跨学科技术（如工业控制、以太网、无线、视频、音频、通信、液压等）应用于综采工作面。该系统在工作面搭建以太环网、建立工作面视频系统，接入语音通讯系统与三机集控系统，采用拟人手法，将视频、音频、控制延伸到工作面，并通过以太网将信息反馈到集控中心，实现了“一键”顺序启动或停止工作面综采设备，包括乳化泵站、喷雾泵站、顺槽胶带输送机、破碎机、转载机、刮板输送机、采煤机记忆割煤程序、液压支架跟机作业程序等，同时，实现了井下监控中心对设备的远程控制，当设备运行异常，也可以在集控中心通过人工干预手段对设备进行远程干预
2.SAC电液控制系统
每台支架上安装支架控制器、压力传感器、行程传感器和连接器等，组成单台支架单元的控制系统，控制器对支架下达操作命令，通过驱动器发布电信号控制相应电磁先导阀实现支架的动作。信号转化器将所有支架数据传输到操作台，可以实现操作台对工作面支架的远程干预控制。当自动化控制系统出现故障时，各子系统能够实现自动停机保护，切换至就地控制，不受自动化控制系统控制，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.SAP乳化泵站集成供液系统
SAP型智能集成供液系统是集泵站、电磁卸载自动控制、PLC智能控制、变频控制、多级过滤、乳化液自动配比、系统运行状态记录与上传于一体的自动化设备，为综采工作面提供恒压、清洁、配比稳定的高质量乳化液。具有泵站润滑油油温、油位、压力等传感器，实现乳化液泵站的状态检测、预警与保护功能，实现对液箱液位检测、自动补液（水）、乳化液自动配比、乳化液浓度检测功能。具备智能联动功能，可按照编组实现主、次、辅泵的起动。控制系统软件具有对乳化液浓度、泵站出口压力、泵站开机率等参数的显示和存储功能。
4.视频监控系统
1114（1）工作面安设煤壁及180°旋转的云台摄像仪用于为集控中心采集视频信息，两种摄像仪均安装在支架立柱前方顶梁下部，煤壁摄像仪每三架安装一台（共计45台），云台摄像仪每六架安装一台（共计23台），顺槽超前支架各安装2台云台摄像仪，皮带机头安装1台云台摄像仪。通过云台及煤机摄像仪实现对皮带机头、两巷超前支护段及工作面的视频监控。
5.链板机变电变频控制系统
使用BPBJV-1200/3.3型刮板输送机变电变频器，该变电变频器在张集矿首次使用，传统刮板输送机为双绕组电机，若工作面煤量大时，经常出现低速转高速时跳电等故障，使用变电变频器，刮板输送机变频启动，能有效杜绝因工作面煤量大而造成运输机无法启动现象，也有效的避免了传统方式运输机瞬間快速开启时因阻力大造成断刮板现象。
6.反渗透水处理装置
MK-RN-8型工作面给水处理站，通过使用化学药剂对井下清水系统软化过滤，减少工作面Cl-、SO42-含量，该系统没有动力消耗，不需要用电，安全性高，初次运行时调好参数后，只需定期投加运行药剂、更换耗材等少许操作，即可自动生产合格产品水，预处理要求简单、工艺成熟，出水水质稳定。
二、智能化回采实践
1.自动化回采工艺主要参数
（1）工作面两巷为锚梁网支护，运顺帮部采用φ20×2000mm左旋螺纹钢高强锚杆、轨顺帮部采用φ20×2500mm左旋螺纹钢高强锚杆，端头进刀后，为避免锚杆、垫板等铁器杂物进入煤流系统，必须人工进入煤壁侧去除帮部锚杆。若端头进刀采用自动化回采工艺，一方面存在滚筒缠绕铁器杂物伤人的安全风险，另一方面还需要停车闭锁、人员进入煤帮去除锚杆，失去了自动化的意义。因此，工作面在机头、机尾各25架范围内，采用人工手动操作。即，工作面26#～110#支架范围内，采用自动化回采工艺回采。
（2）移架滞后煤机后滚筒10架、推溜滞后煤机后滚筒15架。
（3）工作面超前采煤机前滚筒3架收回伸缩梁、护帮板，滞后采煤机前滚筒后3架伸伸缩梁，滞后采煤机后滚筒3架伸出护帮板支护。
（4）支架喷雾随着采煤机的牵引逐步顺序开启，于采煤机滚筒位置同时打开2架，喷雾时间为10秒。
三、工作面智能化安全高效开采技术创新
1.生产系统高度自动化
通过SAM综采自动化控制系统、SAC电液控制系统和SAP集中供液系统，实现了“一键”顺序启动或停止工作面综采设备，包括乳化泵站、喷雾泵站、顺槽胶带输送机、破碎机、转载机、刮板输送机、采煤机记忆割煤程序、液压支架跟机作业程序等。
自动化回采工艺的应用，一方面提高煤矿职工对新设备、新工艺的认识，开拓了视野。在“四化融合、七措并举”的路上又前进了一步；另一方面自动化开采技术不仅能够降低职工的劳动强度，改善作业环境，更能够促进职工学习进步，推动煤矿作业人员综合素质的不断提升。
2.生产管理远程化
实现了井下监控中心对设备的远程控制，当设备运行异常，也可以在集控中心通过人工干预手段对设备进行远程干预。
工作面采用自动化回采工艺，当自动化控制系统出现故障时，各子系统能够实现自动停机保护，切换至就地控制，不受自动化控制系统控制，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.安全管理本质安全化
自动化开采技术的实现，将人员从危险性较高的采煤工作面转移到顺槽监控中心甚至是地面调度中心，从本质上大大提高了作业安全系数。
4.生产效能释放最大化
（1）有效配置劳动力资源，实现生产资源配置最优化。
与传统回采工艺相比，除了能够提高生产效率、降低劳动强度之外，生产过程中能够减少2名系统工（皮带机司机和泵站司机，但是因目前处于自动化回采工艺初期，仍安排系统岗位工进行监视，以便处理意外情况）；使用超前支架，能够减少端头工4名（机头、机尾各减少2人）；工作面支架工能够减少3人。
（2）节约生产成本
两巷均使用ZQL2×3200/18/35型超前支架支护，其中运顺安装3组（2架一组），超前支护距离为20.9～24.3m；轨顺安装4组，超前支架支护距离为27.8m～32.9m，两巷超前支架支护距离均能满足支护要求。超前支架替代单体挑棚支护，节省了两巷单体租赁费用；另一方面，超前支架操作简单，支护可靠，避免了人工抬单体铰接梁支护作业工序，既减少职工劳动强度，安全上又得到了保证。