綜采自動化系統在陽煤集團一礦S8310大采高工作面的應用

呂維赟 崔貴波 盧 鑫

(陽煤集團一礦,山西省陽泉市,045008)

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綜采自動化系統在陽煤集團一礦S8310大采高工作面的應用

呂維赟 崔貴波 盧 鑫

(陽煤集團一礦,山西省陽泉市,045008)

摘 要分析了陽煤集團一礦S8310大采高工作面的概況,介紹了S8310大采高工作面綜采自動化系統架構及實現的功能,詳細闡述了S8301大采高工作面綜采自動化系統的應用情況,最后分析了S8301大采高工作面綜采自動化系統的應用效果。

關鍵詞陽煤集團一礦 大采高工作面 綜采自動化系統 應用

Application of automatic system of fully mechanized mining in S8310 working face with large mining height in No.1 Coal Mine of Yangquan Coal Industry Group

Lv Weiyun,Cui Guibo,Lu Xin
(No.1 Coal Mine of Yangquan Coal Industry Group,Yangquan,Shanxi 045008,China)

Abstract The authors analyzed the general situation of S8310 working face with large mining height in No.1 Coal Mine of Yangquan Coal Industry Group,introduced the framework and functions of automatic system of fully mechanized mining,and elaborated the situation of application of the automatic system,at last analyzed the application effects of the automatic system in the working face.

Key words No.1 Coal Mine of Yangquan Coal Industry Group,working face with large mining height,automatic system of fully mechanized mining,application

1　S8310　大采高工作面概況

1.1工作面主要技術參數

S8310大采高工作面走向長為1023 m,傾向長為220 m,煤層厚度為6.35～6.60 m,平均厚度為6.51 m,開采儲量為1.866 Mt;煤層傾角為1～13°,平均為6°;工作面為15＃煤一次采全高,采用走向長壁一次采全高綜采自動化采煤法,采用全部跨落法管理頂板;工作面沿煤層頂底板推進,平均采高為6.5 m,循環進度為0.8 m.

1.2巷道布置及斷面特征

S8310大采高工作面采用一進兩回開切巷＋走向高抽巷的方式布置.其中進風巷(5.4 m×3.6 m)、回風巷(4.6 m×3.6 m)、切巷(9.5 m× 4.5 m)沿15＃煤上層布置,內錯尾巷沿距15＃煤層頂板上方8～11 m的泥巖布置,走向高抽巷沿K4灰巖下面的泥巖布置,距15＃煤層頂板60～66 m.S8310大采高工作面巷道布置圖如圖1所示.

1.3S8310大采高工作面設備選型

S8310大采高工作面為大采高一次采全高工作面,設備主要包括SL1000型采煤機、ZY12000－30/68D型電液控支架、“三機”(刮板輸送機、轉載機、破碎機)、泵站、供電設備、單機控制設備和自動化集中控制設備等,具體選型見表1.

圖1　S8310大采高工作面巷道布置圖

表1　S8310大采高工作面自動控制系統井下設備選型

2　綜采自動化系統架構及實現的功能

S8310大采高工作面綜采自動化系統由地面監控系統、網絡傳輸系統和工作面監控系統三大部分組成,其架構圖如圖2所示.

圖2　S8310大采高工作面綜采自動化系統架構圖

綜采自動化系統可實現以下功能:

(1)工作面生產設備自動化.通過井下集中控制平臺對工作面生產設備實現集中控制.

(2)工作面生產過程自動化.通過對井下工作面生產設備的集中控制,實現割煤、移架和推溜等回采工藝的回采過程自動化.

(3)工作面在線監控.通過井下集中控制平臺對設備工作電流、電壓、關鍵部位和設備軸承溫度、油位等工作面設備情況實現在線監控.

(4)工作面情況視頻傳輸.通過井下集中控制平臺實時將井下工作面情況傳輸至地面調度室.

3　綜采自動化系統的應用

3.1中部自動跟機拉架應用

(1)第一階段.試驗初期在工作面分段進行自動跟機拉架作業,由廠家設定程序并現場指導,隊組配合完成.跟機自動化拉架工序為:在超前采煤機9架(距前滾筒3架)開始收護幫板——采煤機割煤——支架滯后采煤機7架(距后滾筒2架)開始拉架伸前探梁并展開護幫板——滯后25架開始推溜.

(2)第二階段.綜五隊員工已能自主完成中部自動跟機作業,自動跟機作業時工作面只需要2名機組司機和2名監護工(一名跟在采煤機后面監測支架的拉架狀況,另一名在支架前面監測支架收護幫板和前探梁收縮情況)就可實現生產作業.其中2015年3月15日原班采用自動化跟機作業,割煤9刀,出煤16002 t,已基本達到人工作業水平.

(3)第三階段.中部自動跟機作業在工作面生產過程中已成為正常生產工藝,工作面實現了中部自動跟機拉架的自動化.

3.2端頭斜切進刀自動跟機拉架應用

2015年3月19日開始試驗端頭斜切進刀自動跟機拉架,首先進行了機尾的自動跟機拉架應用.中部自動跟機拉架至116架時,進入自動拉機尾階段,117～123架不拉架,124～130架機尾為過渡架,端頭架已提前拉架割透第一次機尾開始反向斜切進刀至100架時,123～117架順序自動移架,機組繼續往后退至95架時,130～101架頂溜,然后機組向機尾開至101架時,130～124架順序自動移架,第一次拉機尾結束;機組割透第二次機尾,進入掃煤程序,掃干凈煤往出退機組時,機組開至125架再向機頭開,從123架開始往前依次拉架,進入中部跟機階段,機組開至108架時,130～114架頂溜,機組開至98架時,130～124架順序自動移架,拉機尾結束.同樣進行了機頭的自動跟機拉架試驗.截至3月底,S8310工作面中部自動跟機試驗、端頭斜切進刀自動跟機拉架試驗也已基本實現.

3.3采煤機記憶截割拉架應用

2015年7月18日進行了采煤機的自動截割和支架的中部跟機及其采煤機的自動割三角煤自動化聯合應用,應用結果為:采煤機從30架往后開始試驗,給采煤機傳入自動化的程序,然后編輯采煤機在不同的支架段內,輸入采高、臥底量及其采煤機的行駛速度,同時把支架的跟機自動化參數設置好,采煤機從65架往前開始試驗,中部跟機跟到18架時支架停止自動移架,當采煤機從18架到機頭前滾筒割透三角煤時,采煤機停止向前牽引,根據機頭三角煤處滾筒臥底量的設置,前滾筒自動向下搖刀,直到降到所設置的臥底量位置,后滾筒向上搖起,升到所設置的采高位置,此時采煤機向后牽引.

4　綜采自動化系統應用效果分析

4.1綜采自動化系統的優點

(1)節省了人力,降低了勞動強度,人工操作時工作面正常作業需6人,且每人勞動量都很大.而使用自動跟機作業只需4人,這些人只是監護設備運行,不需任何操作.

(2)減少了操作工序,提高了系統自動化程度,程序能夠按照作業工序進行作業.

(3)保障了作業場所作業人員的安全,自動化的應用將大批現場操作人員從工作面惡劣的環境中撤離出來,大大降低了工作面的人身事故率,保障了職工的生命安全.

(4)提高了生產效率,減少了人員主觀因素反復開停機,使得整個采煤過程連續進行,實現了綜采面的高產與高效.

4.2應用過程中出現的問題

綜采自動化系統在S8301大采高工作面應用過程中也出現一些問題,一是自動跟機拉架后支架層次不齊;二是部分支架達不到初撐力;三是拉架時間間隔不一致;四是機組速度較快時自動跟機拉架跟不上,出現“跳越式”拉架等一些現象;五是個別支架前探梁伸出插入煤壁護幫板展開后與煤壁之間形成夾角,不能有效護幫;六是局部地段由于煤壁不齊,支架拉架后前探梁不能伸出去;七是在不同的支架段內需要輸入不同的采高及其臥底量,需要根據工作面的不同采高及其底板條件及時地調整相關參數;八是根據工作面的地質條件,需要適時地人為干預間斷自動化功能,例如當工作面片幫煤大時,需要人為地即時調整采煤機的速度和采高;九是采煤機在機頭位置遇到的問題,根據工作面地形及其工作溜的上竄下滑,需要調整采煤機割透三角煤的停機位置及其在三角煤處的滾筒臥底量,另外在機頭機尾位置割透三角煤時需要增加一步清掃浮煤的程序,否則在移動機頭或者機尾時不容易移到位.

4.3綜采自動化系統改進意見

因綜采自動化系統是在一個比較理想化的環境下工作,與實際生產條件吻合度不高,在應用初期自動跟機系統不能有序進行,根據實際情況應對工作面及支架設定程序做進一步改進:

(1)試驗初期,工作面采高為6.3 m,由于頂板難以管控,出現片幫等現象,自動跟機系統難以實現,經研究決定,將采高降至5.5 m才能實現中部自動跟機作業.

(2)自動跟機系統移架時,主要依據支架本身壓力決定,試驗初期移架壓力設定為25 MPa,使支架下縮量不能保證(不能帶壓移架或出現支架擠、咬現象),對頂板管理有一定影響,設定為28 MPa后,經過一段時間的試驗效果比較理想.

參考文獻:

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[2]賈艷麗,魏宏鵬,趙丹陽.基于Hadoop架構的蘆溝煤礦綜采自動化系統研究與設計[J].中國煤炭,2015(3)

[3]崔樹江,趙學雷,翟利斌等.大采高綜采自動化系統設計與應用,煤炭科學技術,2014(9)

(責任編輯 路 強)

作者簡介:呂維赟(1970－),男,山西昔陽人,工程師,現任陽煤集團一礦礦長,主要從事煤巖巷快速掘進、動壓巷道支護效果、綜采一次采全高以及自動控制系統等先進技術、工藝和裝備的試驗、推廣、運用及研究。

中圖分類號TD67

文獻標識碼A