唐志章　侯成明　郭建

摘要：針對(duì)煤礦薄煤層綜采工作面生產(chǎn)安全需求和響應(yīng)國家“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”的科技強(qiáng)安專項(xiàng)而提出的，在“建立 煤礦薄煤層工作面綜采工作面自動(dòng)化開采模式”。通過整體配套適用于綜采工作面自動(dòng)化的集中控制系統(tǒng)成套裝備，實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采工作面綜采設(shè)備可靠、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制，將煤礦薄煤層工作面的采煤工作方式革新為計(jì)算機(jī)集中監(jiān)測(cè)控制結(jié)合機(jī)械化的自動(dòng)化采煤工作方式，為煤礦薄煤層工作面高效、安全、綠色開采提供科技和安全基礎(chǔ)，達(dá)到綜采工作面自動(dòng)化采煤的目標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：綜采工作面;自動(dòng)化;研究

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

實(shí)用性——充分利用成熟的先進(jìn)技術(shù)，避免盲目追求最新技術(shù)，同時(shí)又要防止系統(tǒng)處理能力不夠。在滿足用戶對(duì)綜采工作面自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)要求和使用要求的情況下，充分考慮系統(tǒng)的實(shí)用性，使系統(tǒng)的功能盡可能地完善并充分加以利用，易于維護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)易用、實(shí)用。

2、系統(tǒng)需要解決的問題

1.采煤機(jī)順槽可視化控制

2.液壓支架電液控制、自動(dòng)跟機(jī)控制

3.液壓支架、采煤機(jī)、運(yùn)輸設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制

3、系統(tǒng)功能

3.1 綜采工作面自動(dòng)化順槽集中控制系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)在順槽監(jiān)控中心對(duì)綜采工作面采煤機(jī)、液壓支架、刮板運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)、泵站系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)的順槽遠(yuǎn)程控制、工作狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控、故障告警、故障記錄;實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備、泵站系統(tǒng)設(shè)備的一鍵啟停、故障聯(lián)鎖急停、語音告警;實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)記憶截割采煤;實(shí)現(xiàn)工作面液壓支架自動(dòng)跟機(jī)移架、推溜;

1）采集采煤機(jī)的位置信號(hào)，作為整個(gè)記憶切割和追機(jī)拉架的坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)端頭的精確定位，免避采煤機(jī)超出行程割斷電纜，并實(shí)現(xiàn)視頻圖像的跟機(jī)切換。

2）采集采煤機(jī)的電流和速度，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)速度的閉環(huán)控制，調(diào)節(jié)不同位置的牽引速度，并結(jié)合運(yùn)輸系統(tǒng)的負(fù)荷大小，控制采煤量。

3.2 綜采工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)

1）實(shí)現(xiàn)對(duì)安裝傳感器無法完成的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行可視化監(jiān)視;

2）實(shí)現(xiàn)工作面的可視化管理。通過在刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭機(jī)尾安裝隔爆攝像儀、在液壓支架上安裝隔爆兼本安攝像儀、在采煤機(jī)上安裝超級(jí)除塵攝像儀，實(shí)現(xiàn)采煤工藝實(shí)時(shí)監(jiān)控;

3）以采煤機(jī)位置為坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)的視頻自動(dòng)跟蹤切換;完成對(duì)整個(gè)工作面設(shè)備的可視化管理;

3.3 綜采工作面采煤機(jī)自動(dòng)化集中控制系統(tǒng)

1）能夠監(jiān)測(cè)采煤機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、牽引方向、采高、牽引速度、各電機(jī)電流、溫度，各變頻器的電流、指令速率、輸出頻率、采煤機(jī)實(shí)際牽引速度，左右滾筒采高及轉(zhuǎn)速，油箱油溫、油位等監(jiān)測(cè)參數(shù)，采煤機(jī)在工作面實(shí)際位置，機(jī)身前后、左右傾斜角度，泵箱油溫、油位，調(diào)高泵低壓側(cè)油壓、瓦斯?jié)舛?、冷卻水噴霧水壓力、搖臂震動(dòng)、電纜張力及行走部工況等和報(bào)警信息等數(shù)據(jù)。

2）通過監(jiān)測(cè)采煤機(jī)的傾角和搖臂傾角的大小，計(jì)算采煤機(jī)的運(yùn)行姿態(tài)，作為采煤機(jī)采高控制的依據(jù)。采集采煤機(jī)在工作面的位置，作為實(shí)現(xiàn)記憶截割的坐標(biāo)。將采煤機(jī)的位置信號(hào)與支架電液控制系統(tǒng)中采煤機(jī)位置信號(hào)相比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)位置的準(zhǔn)確定位。

采煤工藝

11）記憶截割自動(dòng)操縱軟件應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)牽引速度與采高控制精度自適應(yīng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)高精度自動(dòng)記憶截割。

12）在遠(yuǎn)程模式時(shí)：如果出現(xiàn)通訊故障時(shí)采煤機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)停機(jī)。

13）采煤機(jī)對(duì)刮板輸送機(jī)的相對(duì)位置采集精度能夠精確到±2厘米。位置信號(hào)能夠回傳到順槽集中控制操作中心?，F(xiàn)場(chǎng)操作員或定位開關(guān)能夠?qū)Σ擅簷C(jī)的位置信號(hào)進(jìn)行修正。采煤機(jī)的位置信號(hào)具備掉電自動(dòng)記憶的功能。

3.5 綜采工作面液壓支架電液控系統(tǒng)

1、電液控制系統(tǒng)顯示菜單語言為中文，控制器外殼材質(zhì)采用不銹鋼，具有較好的防塵、防水、防腐蝕及抗砸能力，同時(shí)控制器外加裝全不銹鋼控制器防護(hù)罩，防止沖洗支架時(shí)強(qiáng)壓水沖刷及飛濺。

2、系統(tǒng)具有鄰架單動(dòng)作控制功能，可以對(duì)左右鄰架或隔架進(jìn)行單動(dòng)作控制，實(shí)現(xiàn)本架電磁閥按鈕的手動(dòng)操作。

1）運(yùn)輸系統(tǒng)具有就地和遠(yuǎn)程控制功能

2）在集中控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)刮板運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)的順起逆?？刂?，起動(dòng)順序：皮帶機(jī)→破碎機(jī)→轉(zhuǎn)載機(jī)→刮板運(yùn)輸機(jī);停止順序：刮板運(yùn)輸機(jī)→轉(zhuǎn)載機(jī)→破碎機(jī)→皮帶運(yùn)輸機(jī)。

3）在就地模式下，可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)啟停刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)和皮帶運(yùn)輸機(jī)。如果刮板機(jī)采用變頻控制，集中控制系統(tǒng)只發(fā)送開機(jī)和停止命令，力矩平衡由其內(nèi)部完成。如果用液力耦合啟動(dòng)方式，集中控制系統(tǒng)采用順序延時(shí)啟停。

4）實(shí)現(xiàn)工作面整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視;運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)動(dòng)運(yùn)行控制;

3.7 綜采工作面供配電系統(tǒng)集中控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1）完成供電設(shè)備漏電、過載、短路、斷相、欠壓、過壓和變壓器溫度、絕緣檢測(cè)、后備、接地、先導(dǎo)、故障診斷等保護(hù)功能。

2）通過與供電設(shè)備通訊，實(shí)現(xiàn)分合閘、斷電保護(hù)等遠(yuǎn)程控制。

3）實(shí)現(xiàn)供電設(shè)備電流、電壓、功率、絕緣電阻、故障信息的監(jiān)測(cè);

4）實(shí)現(xiàn)核心機(jī)電設(shè)備的啟動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)、雙速切換。

3.8 綜采工作面泵站自動(dòng)化集中控制系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)泵站系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視;實(shí)現(xiàn)泵站遠(yuǎn)程啟停;實(shí)現(xiàn)泵站系統(tǒng)自動(dòng)配液控制;在集控平臺(tái)動(dòng)態(tài)顯示泵站控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。顯示泵站的運(yùn)行狀態(tài)，乳化液油箱油位高、低，泵站潤(rùn)滑油油位高、低，溫度高低的報(bào)警。

1）通過對(duì)工作面的系統(tǒng)壓力、流量及泵站的液箱液位、濃度、溫度、曲軸箱油溫等參數(shù)的采集，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后與存在其內(nèi)部存儲(chǔ)器的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，自動(dòng)控制主泵、備用泵的運(yùn)行方式及實(shí)現(xiàn)對(duì)故障預(yù)警、加水、配液、反沖洗過濾站等控制功能，最終實(shí)現(xiàn)乳化液泵站的自動(dòng)化運(yùn)行。

2）配套泵站系統(tǒng)運(yùn)行過程全自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)泵站系統(tǒng)智能開機(jī)（隨液壓系統(tǒng)負(fù)荷智能控制泵站開機(jī)數(shù)量）。對(duì)系統(tǒng)壓力自動(dòng)監(jiān)控;根據(jù)溫度、壓力和流量等物理量的變化自動(dòng)預(yù)測(cè)支架液管支路或干線管路被壓崩、多組閥組漏液等故障。

4、結(jié)束語：

通過配套一套完整的國產(chǎn)綜采工作面全自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)裝備，主要包括采煤機(jī)、液壓支架、泵站、刮板輸送機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶輸送機(jī)、負(fù)荷中心等設(shè)備的工作狀態(tài)智能化監(jiān)測(cè)與生產(chǎn)運(yùn)行自動(dòng)化集中控制，與工業(yè)電視監(jiān)控技術(shù)無縫結(jié)合，

參考文獻(xiàn)：

[1] ?余成波、張蓮、胡嘯倩，自動(dòng)控制原理，清華大學(xué)出版社2006（05）.

[2] ?多爾夫，現(xiàn)代控制系統(tǒng)，電子工業(yè)出版社，2011（04）.

（作者單位：山西錦興能源有限責(zé)任公司）