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【摘 要】无人工作面的实现需要液压支架电液控制系统具备自动完成收护帮板、移架、推溜等各种自动成组动作；采煤机应具备滚筒自动调高功能和红外线发射系统；刮板机、皮带机等应具有相应的数据接口。自动化技术在综采工作面的应用可以大大降低了劳动强度，提高了生产效率，提升安全管理水平。
【关键词】无人工作面 电液控制 自动跟机
近年来，在采矿设备方面机械化程度得到了很大的提升，但是，随着矿井生产年限和采深的不断增加，工作面条件恶化，自然灾害加剧等因素，对于现有使用以人工操作为主的综采设备的工作面，产生了以下不利的因素：工作面人员多、工作劳动强度高、安全保障低。因此，为了提升安全管理水平、设备效能和煤炭产能，需要提高综采设备的自动化水平，实现无人化工作面。通常，无人工作面的实现需要采煤机、液压支架、刮板机等设备控制系统配合使用。液压支架需要配备电液控制系统，通过该系统可以实现，液压支架的邻架控制、成组自动控制和跟机自动控制功能。采煤机应具有完好的电控保护系统，滚筒自动调高系统和红外线发射系统。刮板机、皮带机工况检测系统及数据交互和上传系统。其中，智能化电牵引采煤机和电液控制系统在液压支架的使用为综采自动化的实现提供了坚实的基础。
一、液压支架的自动化控制系统
液压支架控制系统由电子计算机、传感器和液压回路控制部件等装置组成，是能根据井下生产需要而控制液压支架自动动作的系统。其核心是通过计算机程序控制的电子信号来驱动电磁阀动作，将手动操作变为计算机控制的电子信号操作。它主要由监控中心、远程数据传输控制单页和电液控制单元组成。监控中心一般布置在顺槽中，操作人员可以在监控中心中控制工作面的支架，降低恶劣的工作面环境对操作人员的影响，同时，也可以根据情况不设监控中心，只设支架控制器。电液控制单元主要包括支架人机操作界面、支架控制器、电液主阀、电源箱和模拟信号采集元件等部件。
工作面支架配备电液控制系统后，可实现的控制有：成组自动控制、邻架或隔架控制、跟机自动控制等。支架采用电液控制后，可以大大的降低支架操作工的数量和操作工的工作量。跟机自动控制是以采煤机位置为依据的支架自动控制。电液控制系统通过红外线传感器检测到采煤机位置信息，此信息传到主机，主机经过内部程序处理，自动发出相应的控制命令，使相应的支架控制器自动完成相应的操作。
二、采煤机自动调高系统
自20世纪40年代以来，采煤机在结构、性能参数、可靠性上都不断的进行着优化和改进。纵观现有采掘设备，滚筒式无链电牵引采煤机已经成为采煤机发展的主流。同时，通过电子技术的应用，现代采煤机均配备有功能完善的用微处理器控制的数据采集、工况监测、故障诊断和自动控制系统。对于高端采煤机的控制系统，除了具有工况检测，还可以对其采集信息进行分析处理，自动调高，再输出显示、存储、控制和传输等工作，以实现检测、预警、保护、诊断、维修指导和调度分析等多种功能。
为了实现综采工作面的无人化，高端采煤机的自动调高功能是不可缺少的。根据现有的自动调高系统，可以将自动调高系统的原理分为以下几种：
（一）自然γ射线探测法
自然γ射线探测法是基于通过探测煤层顶板岩石中一些天然放射性物质所发出的γ射线来确定顶煤厚度的。在顶岩和煤层中都存在这种含放射性元素的腐烂物质，但顶岩中天然γ射线量闭煤层高的多。页岩和砂岩顶板的放射量分别是煤层的20倍和10倍。根据放射量的不同，通过安装在采煤机上的自然γ射线探测器，可以将煤岩界面识别出来。
（二）被动式红外探测法
被动式红外探测法是采用高灵敏的红外测温仪定向测量切割截齿附近煤岩体的温度，由于岩石物理特性不同，切割时产色和温度也不同，根据此项特作来判断滚筒是否切割煤岩界面。由于红外辐射对粉尘的穿透力强，高灵敏度的红外测温仪可测出0.1℃的变化，因此有较高的应用价值，特别是在顶板较坚硬的情况下。
（三）记忆截割法
记忆截割的工作方法是有采煤机司机操纵采煤机沿工作面煤层高低起伏条件先割一刀，控制系统将行程位置存入计算机，以后的截割高度均由计算机根据存储器记忆的工作参数自动控制滚筒调高，如煤层条件发生变化，则由实际手动操作割煤，并自动记忆调整过的工作参数，作为下一刀滚筒调高的工作程序。
当前国内进口的德国SL系列和美国LS系列大采高采煤机上装备的自动调高系统就是使用记忆截割法实现的。通过此种方法实现截割部的自动调高，采煤机需要配备机身位置检测装置。采煤机位置检测装置是在行走部上安装一个旋转编码器，一般为1024脉冲/转，工作面两端各放一个起始位置装置，当采煤机从起始端A开始行走到终止端B时，旋转编码器输出的脉冲个数为N，当采煤机从A点出发到达C点时，旋转编码器输出脉冲个数n,已知从A到B的距离为L，则A到C的距离为Ln/N。同时，根据安装在摇臂和牵引部的倾角传感器，来记录在某一脉冲时，摇臂的高度，从而实现采煤机的记忆截割。
三、无人工作面设备配套
无人化工作面的设备主要包括电液控制系统、液压支架及高端采煤机。某矿井千万吨工作面采用的设备型号如下：液压支架是山东塔高矿业机械装备制造有限公司生产的ZF15000/23/43D型四柱放顶煤液压支架（141架），支架电液控制系统采用了山东能源机械集团天玛电液控制装备工程有限公司生产的SAC电液控制系统（141套），采煤机是波兰ZZM公司生产的KSW-1500EU型双滚筒电牵引采煤机（1台），最大截割高度达4.68米，具有完善的电控保护系统和记忆截割功能。通过采煤机的记忆截割、红外线发射系统和先进的电液控制系统配套使用，可以实现支架的各种成组动作和自动跟机。从而减少人力投入，提高安全管理水平，实现煤矿的集约化生产。
四、无人工作面设备使用情况分析
无人化工作面在该矿应用后，取得了很大的成果。全套设备正式运行后，实现了成组推溜、拉架、伸收护板、移架等功能。采煤机的记忆截割功能和电液控系统的跟机功能配合使用，基本实现了工作的少人和无人化。但是，无人工作设备的一次性投入较大，对工人技能水平要求高等因素制约其推广和发展。
参考文献：
[1]孙志刚.液压支架驱动控制研究[D].太原理工大学.2012
【关键词】无人工作面 电液控制 自动跟机
近年来，在采矿设备方面机械化程度得到了很大的提升，但是，随着矿井生产年限和采深的不断增加，工作面条件恶化，自然灾害加剧等因素，对于现有使用以人工操作为主的综采设备的工作面，产生了以下不利的因素：工作面人员多、工作劳动强度高、安全保障低。因此，为了提升安全管理水平、设备效能和煤炭产能，需要提高综采设备的自动化水平，实现无人化工作面。通常，无人工作面的实现需要采煤机、液压支架、刮板机等设备控制系统配合使用。液压支架需要配备电液控制系统，通过该系统可以实现，液压支架的邻架控制、成组自动控制和跟机自动控制功能。采煤机应具有完好的电控保护系统，滚筒自动调高系统和红外线发射系统。刮板机、皮带机工况检测系统及数据交互和上传系统。其中，智能化电牵引采煤机和电液控制系统在液压支架的使用为综采自动化的实现提供了坚实的基础。
一、液压支架的自动化控制系统
液压支架控制系统由电子计算机、传感器和液压回路控制部件等装置组成，是能根据井下生产需要而控制液压支架自动动作的系统。其核心是通过计算机程序控制的电子信号来驱动电磁阀动作，将手动操作变为计算机控制的电子信号操作。它主要由监控中心、远程数据传输控制单页和电液控制单元组成。监控中心一般布置在顺槽中，操作人员可以在监控中心中控制工作面的支架，降低恶劣的工作面环境对操作人员的影响，同时，也可以根据情况不设监控中心，只设支架控制器。电液控制单元主要包括支架人机操作界面、支架控制器、电液主阀、电源箱和模拟信号采集元件等部件。
工作面支架配备电液控制系统后，可实现的控制有：成组自动控制、邻架或隔架控制、跟机自动控制等。支架采用电液控制后，可以大大的降低支架操作工的数量和操作工的工作量。跟机自动控制是以采煤机位置为依据的支架自动控制。电液控制系统通过红外线传感器检测到采煤机位置信息，此信息传到主机，主机经过内部程序处理，自动发出相应的控制命令，使相应的支架控制器自动完成相应的操作。
二、采煤机自动调高系统
自20世纪40年代以来，采煤机在结构、性能参数、可靠性上都不断的进行着优化和改进。纵观现有采掘设备，滚筒式无链电牵引采煤机已经成为采煤机发展的主流。同时，通过电子技术的应用，现代采煤机均配备有功能完善的用微处理器控制的数据采集、工况监测、故障诊断和自动控制系统。对于高端采煤机的控制系统，除了具有工况检测，还可以对其采集信息进行分析处理，自动调高，再输出显示、存储、控制和传输等工作，以实现检测、预警、保护、诊断、维修指导和调度分析等多种功能。
为了实现综采工作面的无人化，高端采煤机的自动调高功能是不可缺少的。根据现有的自动调高系统，可以将自动调高系统的原理分为以下几种：
（一）自然γ射线探测法
自然γ射线探测法是基于通过探测煤层顶板岩石中一些天然放射性物质所发出的γ射线来确定顶煤厚度的。在顶岩和煤层中都存在这种含放射性元素的腐烂物质，但顶岩中天然γ射线量闭煤层高的多。页岩和砂岩顶板的放射量分别是煤层的20倍和10倍。根据放射量的不同，通过安装在采煤机上的自然γ射线探测器，可以将煤岩界面识别出来。
（二）被动式红外探测法
被动式红外探测法是采用高灵敏的红外测温仪定向测量切割截齿附近煤岩体的温度，由于岩石物理特性不同，切割时产色和温度也不同，根据此项特作来判断滚筒是否切割煤岩界面。由于红外辐射对粉尘的穿透力强，高灵敏度的红外测温仪可测出0.1℃的变化，因此有较高的应用价值，特别是在顶板较坚硬的情况下。
（三）记忆截割法
记忆截割的工作方法是有采煤机司机操纵采煤机沿工作面煤层高低起伏条件先割一刀，控制系统将行程位置存入计算机，以后的截割高度均由计算机根据存储器记忆的工作参数自动控制滚筒调高，如煤层条件发生变化，则由实际手动操作割煤，并自动记忆调整过的工作参数，作为下一刀滚筒调高的工作程序。
当前国内进口的德国SL系列和美国LS系列大采高采煤机上装备的自动调高系统就是使用记忆截割法实现的。通过此种方法实现截割部的自动调高，采煤机需要配备机身位置检测装置。采煤机位置检测装置是在行走部上安装一个旋转编码器，一般为1024脉冲/转，工作面两端各放一个起始位置装置，当采煤机从起始端A开始行走到终止端B时，旋转编码器输出的脉冲个数为N，当采煤机从A点出发到达C点时，旋转编码器输出脉冲个数n,已知从A到B的距离为L，则A到C的距离为Ln/N。同时，根据安装在摇臂和牵引部的倾角传感器，来记录在某一脉冲时，摇臂的高度，从而实现采煤机的记忆截割。
三、无人工作面设备配套
无人化工作面的设备主要包括电液控制系统、液压支架及高端采煤机。某矿井千万吨工作面采用的设备型号如下：液压支架是山东塔高矿业机械装备制造有限公司生产的ZF15000/23/43D型四柱放顶煤液压支架（141架），支架电液控制系统采用了山东能源机械集团天玛电液控制装备工程有限公司生产的SAC电液控制系统（141套），采煤机是波兰ZZM公司生产的KSW-1500EU型双滚筒电牵引采煤机（1台），最大截割高度达4.68米，具有完善的电控保护系统和记忆截割功能。通过采煤机的记忆截割、红外线发射系统和先进的电液控制系统配套使用，可以实现支架的各种成组动作和自动跟机。从而减少人力投入，提高安全管理水平，实现煤矿的集约化生产。
四、无人工作面设备使用情况分析
无人化工作面在该矿应用后，取得了很大的成果。全套设备正式运行后，实现了成组推溜、拉架、伸收护板、移架等功能。采煤机的记忆截割功能和电液控系统的跟机功能配合使用，基本实现了工作的少人和无人化。但是，无人工作设备的一次性投入较大，对工人技能水平要求高等因素制约其推广和发展。
参考文献：
[1]孙志刚.液压支架驱动控制研究[D].太原理工大学.2012