论文部分内容阅读
摘 要：现阶段井下综采工作面自动化控制系统在实际应用过程中，仍然存在很多问题，导致该系统的整体应用效果并不是很理想。因此，本文针对现存于其中的这些问题进行深入研究，并且结合实际情况，对井下综采工作面自动化控制系统进行科学合理的设计和应用，为智能机械化化采煤的工作效率提升提供有效保障。
关键词：井下综采；工作面；智能机械化；自动化；控制系统；设计应用
中图分类号：TD67 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0316-02
在当前我国社会经济不断快速发展的背景下，煤矿自动化的整体水平也越来越高。矿井开采过程中，对自动化采煤工作面的整体要求越来越高，少人化甚至是无人化的操作模式受到了人们的广泛关注和重视，同时这种采煤方式已经逐渐成为现代井下作业的主要趋势。但是在针对煤炭进行开采时，仍然存在很多问题，比如资源浪费现象仍然非常严重、同时工作人员在采煤过程中，很容易受到一些外部因素和自身原因的影响，导致自动化系统应用效果不理想。这些问题的存在，对井下作业的实施效果和质量能够产生一定影响，因此，综采工作面实现自动化需要结合工作面多种因素的实际情况，利用综采工作面自动化控制系统，实现综采工作面智能机械化高质高效生产需求。
1 井下综采工作面自动化控制系统的实际开采情况
在针对井下综采工作自动化控制系统的实际应用情况进行分析时，与贵州地区实际矿井进行结合。通过对贵州该矿井的实际情况进行调查分析之后可以总结出，该矿井的整体设计生产能力在120万t。矿井在具体投产过程中，结合实际情况布置了3个井筒，分别包括主井、副井以及风井。矿井投产的盘区构造相对比较简单，煤层的整体赋存效果也比较稳定，所以一般都会利用单一走向长壁后退式综合机械化采煤法，对其进行一次性的采全高。在具体操作过程中，对实际情况进行分析之后可以确定，工作面的长度大概在180m左右，推进方向的长度大概在1000m。而煤层本身的平均厚度一般在3.5m，在设计时，通过一次采全高综合采方式的利用，其整体采高可以控制在2.5～3.5m之间。该矿井在实际作业过程中，其主要是利用国产的采煤机，综合考虑到顶板、瓦斯情况，所以其整体截深是600mm。
2 井下综采工作面自动化控制系统在应用时的主要设备选型
通过对井下综采工作面自动化控制系統在实际应用过程中的情况进行分析，可以确定与其相关的一些主要设备类型。
（1）采煤机MG400/930-WD。
（2）刮板输送机SGZ800/630。
（3）转载机SZZ800/200。
（4）破碎机PLM2000。
（5）液压支架ZYG5000/19/40；ZY6400/18.5/38。
（6）顺槽超前液压支架ZT17500/20/38；ZT15000/20/38。
3 井下综采工作面自动化控制系统的设计以及应用措施
3.1 综采工作面巷道集控中心
集控中心将综采工作面采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、破碎机、乳化液泵站、喷雾泵站及供电系统、皮带输送机控制系统等有机结合起来，实现在井下集控中心和地面调度指挥中心对综采工作面设备进行实时远程监测，为井下工作面和地面生产、管理人员提供实时的井下生产信息。系统具有：通讯功能、监测功能、控制功能。能够实现“采煤机、液压支架、运输机等综机设备协同控制，主要生产流程应实现一键启停。具备视频可视化，具备高速以太网通信平台。同时可以实现向地面调度中心传输综采工作面设备“一键”启停功能。同时，系统具有工控机，可以参照视频监控画面，分别对液压支架、采煤机、三机单独操控。
3.2 采煤机监控系统
采煤机自动化系统采用总线式结构，采煤机与顺槽远程操作箱通过CAN总线连接，可以实现采煤机的数据上传，和采煤机远程监测与控制功能。记忆截割功能，需人工操作采煤机学习两刀（一个往返）作为示范刀，采煤机根据学习的数据实现自动割煤。采煤机自动化包括位置定位、姿态定位、远程控制、数据上传、自动截割和自动化接口六大接口。
通过对现阶段井下综采工作面自动化控制系统的实际应用情况进行分析，在工作面道监控中心当中科学合理的配置一台本安型的操作台。与此同时，可以根据采煤机主机系统的实际情况、工作面视频监控系统，实现对采煤机远程有效的控制和监督。采煤机在正常运作过程中，其可以提供CAN或者是RS485接口，通过这种方式有效的使用，可以逐渐向综采自动化系统当中提供可以实现远程控制的接口协议。这样不仅能够从根本上实现采煤机在数据传输和接收过程中的时效性和有效性，而且还能够与主机相互之间建立双向通信的操作模式。在巷道和地面控制中心当中，可以直接实现对采煤机科学合理的操作，同时还能够实现具有自动化特征的监控。在具体操作过程中，还会涉及到很多方面的内容，比如采煤机的启动或者是停止等，其中还会涉及到一些运行方向和位置等，这些条件都需要在实践中对其进行严格有效的监测和监控。与此同时，还要结合实际情况，采取有针对性的措施实现对采煤机的有效操作，保证截割的数据具有真实性和有效性[1]。采煤机跟机自动化等功能在实践中才能够得到有效落实，为该系统的正常安全稳定运行提供有效保障。
3.3 泵站控制系统
SAP型智能集成供液系统不仅具备基本的供液功能，还将乳化液泵站电磁卸荷控制、反渗透水处理、自动补液、乳化液自动配比、乳化液浓度在线检测、系统运行信息检测与上传等功能集成于一体，为用户提供专业化的综采工作面供液系统整体解决方案。不仅方便用户对供液系统进行集中采购、集中管理，也避免了分散采购造成的接口不统一、参数不匹配、相互冲突等问题。通过统一规划、合理布局，可以最大程度地降低顺槽液压管路的复杂程度，实现液压管路布置的集约化、标准化。但SAP型智能集成供液系统并不是上述功能设备的简单累加，而是通过系统集成技术将系统各组成设备结合成一个有机的整体，充分发挥各个设备的功能，实现1+1>2。
3.4 液压支架控制系统
ZDYZ液压支架电液控制系统能够有效提高工作面推进速度，降低工人劳动强度，提高综采工作面安全水平，是实现综采工作面高产高效的关键设备。系统主要由支架控制器、电液换向阀、电源箱、电磁驱动器、隔离耦合器、压力传感器等组成。能够实现单架控制、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、自动补压、带压移架、矿压监测、工作面数据集成及上传等功能，最大限度满足煤矿自动化工作面控制需要，系统运行稳定可靠，主要技术指标达到国际同类产品水平。
在分析国内外各家电液控系统优缺点基础上，利用ZDYZ液压支架电液控制系统，以提高实用性和稳定性作为目标，采用新型手自一体阀组及无线遥控器，研发成功的新一代液压支架电液控制系统，能够适应复杂破碎顶板的手动操作，实用性、安全性更强。
4 结束语
综采工作面自动化控制系统在实际应用过程中，需要结合本矿的实际情况，对其进行有效调研设计。这样能够高效适应工作面的生产工艺，而且还能够尽可能减少工作面人数，为采煤效率的提升提供有效保障。
参考文献
[1]张攀峰.自动化控制系统在303综采工作面中应用分析[J].山东煤炭科技，2018（03）：127～128+131.
收稿日期：2018-8-2
关键词：井下综采；工作面；智能机械化；自动化；控制系统；设计应用
中图分类号：TD67 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0316-02
在当前我国社会经济不断快速发展的背景下，煤矿自动化的整体水平也越来越高。矿井开采过程中，对自动化采煤工作面的整体要求越来越高，少人化甚至是无人化的操作模式受到了人们的广泛关注和重视，同时这种采煤方式已经逐渐成为现代井下作业的主要趋势。但是在针对煤炭进行开采时，仍然存在很多问题，比如资源浪费现象仍然非常严重、同时工作人员在采煤过程中，很容易受到一些外部因素和自身原因的影响，导致自动化系统应用效果不理想。这些问题的存在，对井下作业的实施效果和质量能够产生一定影响，因此，综采工作面实现自动化需要结合工作面多种因素的实际情况，利用综采工作面自动化控制系统，实现综采工作面智能机械化高质高效生产需求。
1 井下综采工作面自动化控制系统的实际开采情况
在针对井下综采工作自动化控制系统的实际应用情况进行分析时，与贵州地区实际矿井进行结合。通过对贵州该矿井的实际情况进行调查分析之后可以总结出，该矿井的整体设计生产能力在120万t。矿井在具体投产过程中，结合实际情况布置了3个井筒，分别包括主井、副井以及风井。矿井投产的盘区构造相对比较简单，煤层的整体赋存效果也比较稳定，所以一般都会利用单一走向长壁后退式综合机械化采煤法，对其进行一次性的采全高。在具体操作过程中，对实际情况进行分析之后可以确定，工作面的长度大概在180m左右，推进方向的长度大概在1000m。而煤层本身的平均厚度一般在3.5m，在设计时，通过一次采全高综合采方式的利用，其整体采高可以控制在2.5～3.5m之间。该矿井在实际作业过程中，其主要是利用国产的采煤机，综合考虑到顶板、瓦斯情况，所以其整体截深是600mm。
2 井下综采工作面自动化控制系统在应用时的主要设备选型
通过对井下综采工作面自动化控制系統在实际应用过程中的情况进行分析，可以确定与其相关的一些主要设备类型。
（1）采煤机MG400/930-WD。
（2）刮板输送机SGZ800/630。
（3）转载机SZZ800/200。
（4）破碎机PLM2000。
（5）液压支架ZYG5000/19/40；ZY6400/18.5/38。
（6）顺槽超前液压支架ZT17500/20/38；ZT15000/20/38。
3 井下综采工作面自动化控制系统的设计以及应用措施
3.1 综采工作面巷道集控中心
集控中心将综采工作面采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、破碎机、乳化液泵站、喷雾泵站及供电系统、皮带输送机控制系统等有机结合起来，实现在井下集控中心和地面调度指挥中心对综采工作面设备进行实时远程监测，为井下工作面和地面生产、管理人员提供实时的井下生产信息。系统具有：通讯功能、监测功能、控制功能。能够实现“采煤机、液压支架、运输机等综机设备协同控制，主要生产流程应实现一键启停。具备视频可视化，具备高速以太网通信平台。同时可以实现向地面调度中心传输综采工作面设备“一键”启停功能。同时，系统具有工控机，可以参照视频监控画面，分别对液压支架、采煤机、三机单独操控。
3.2 采煤机监控系统
采煤机自动化系统采用总线式结构，采煤机与顺槽远程操作箱通过CAN总线连接，可以实现采煤机的数据上传，和采煤机远程监测与控制功能。记忆截割功能，需人工操作采煤机学习两刀（一个往返）作为示范刀，采煤机根据学习的数据实现自动割煤。采煤机自动化包括位置定位、姿态定位、远程控制、数据上传、自动截割和自动化接口六大接口。
通过对现阶段井下综采工作面自动化控制系统的实际应用情况进行分析，在工作面道监控中心当中科学合理的配置一台本安型的操作台。与此同时，可以根据采煤机主机系统的实际情况、工作面视频监控系统，实现对采煤机远程有效的控制和监督。采煤机在正常运作过程中，其可以提供CAN或者是RS485接口，通过这种方式有效的使用，可以逐渐向综采自动化系统当中提供可以实现远程控制的接口协议。这样不仅能够从根本上实现采煤机在数据传输和接收过程中的时效性和有效性，而且还能够与主机相互之间建立双向通信的操作模式。在巷道和地面控制中心当中，可以直接实现对采煤机科学合理的操作，同时还能够实现具有自动化特征的监控。在具体操作过程中，还会涉及到很多方面的内容，比如采煤机的启动或者是停止等，其中还会涉及到一些运行方向和位置等，这些条件都需要在实践中对其进行严格有效的监测和监控。与此同时，还要结合实际情况，采取有针对性的措施实现对采煤机的有效操作，保证截割的数据具有真实性和有效性[1]。采煤机跟机自动化等功能在实践中才能够得到有效落实，为该系统的正常安全稳定运行提供有效保障。
3.3 泵站控制系统
SAP型智能集成供液系统不仅具备基本的供液功能，还将乳化液泵站电磁卸荷控制、反渗透水处理、自动补液、乳化液自动配比、乳化液浓度在线检测、系统运行信息检测与上传等功能集成于一体，为用户提供专业化的综采工作面供液系统整体解决方案。不仅方便用户对供液系统进行集中采购、集中管理，也避免了分散采购造成的接口不统一、参数不匹配、相互冲突等问题。通过统一规划、合理布局，可以最大程度地降低顺槽液压管路的复杂程度，实现液压管路布置的集约化、标准化。但SAP型智能集成供液系统并不是上述功能设备的简单累加，而是通过系统集成技术将系统各组成设备结合成一个有机的整体，充分发挥各个设备的功能，实现1+1>2。
3.4 液压支架控制系统
ZDYZ液压支架电液控制系统能够有效提高工作面推进速度，降低工人劳动强度，提高综采工作面安全水平，是实现综采工作面高产高效的关键设备。系统主要由支架控制器、电液换向阀、电源箱、电磁驱动器、隔离耦合器、压力传感器等组成。能够实现单架控制、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、自动补压、带压移架、矿压监测、工作面数据集成及上传等功能，最大限度满足煤矿自动化工作面控制需要，系统运行稳定可靠，主要技术指标达到国际同类产品水平。
在分析国内外各家电液控系统优缺点基础上，利用ZDYZ液压支架电液控制系统，以提高实用性和稳定性作为目标，采用新型手自一体阀组及无线遥控器，研发成功的新一代液压支架电液控制系统，能够适应复杂破碎顶板的手动操作，实用性、安全性更强。
4 结束语
综采工作面自动化控制系统在实际应用过程中，需要结合本矿的实际情况，对其进行有效调研设计。这样能够高效适应工作面的生产工艺，而且还能够尽可能减少工作面人数，为采煤效率的提升提供有效保障。
参考文献
[1]张攀峰.自动化控制系统在303综采工作面中应用分析[J].山东煤炭科技，2018（03）：127～128+131.
收稿日期：2018-8-2