薄煤層綜采遠程可視智能化三機配套設備的研究與應用

姜輝+姚永+劉道龍

摘 要：棗礦集團濱湖煤礦主采煤層為16煤，16煤地質條件差、煤層薄、煤層分布不均勻、局部含黃鐵礦結核的特點制約了濱湖煤礦的發展。濱湖煤礦在16煤主采工作面16108智能化工作面引進薄煤層可視智能化三機配套設備，采用SAM型綜采自動化控制系統，達到了降低職工勞動強度、減少工作面用人、提高生產效率的目的，取得了很好的經濟效益和社會效益。綜采遠程可視智能化設備是薄煤層開采發展的必然趨勢，是實現薄煤層礦井安全高效的有效途徑。

關鍵詞：薄煤層；智能化采煤；減人提效

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.070

1 16108智能化工作面地質條件

16108智能化工作面為濱湖煤礦的16煤層工作面，位于-465水平，地面標高+32～+36m，工作面標高-478.9～-593.7m，走向長度953m，傾斜長度139m，煤厚1.25～1.50/1.35m，煤層厚度變化較小，結構簡單，含一層夾矸，厚度0.03～0.23m，夾矸為泥巖、粘土巖、砂質泥巖和炭質砂巖，局部含黃鐵礦結核。

2 16108智能化工作面三機配套設備概況

16108智能化工作面遠程可視智能化三機配套設備的工作模式就是通過將液壓支架電液控制系統、采煤機智能化記憶截割系統、工作面視頻監測系統采集到的數據和影像上傳到位于順槽的監控中心，監控中心計算機對數據進行集成、處理后生成直觀形象的圖表或模擬動畫，操作人員據此通過監控中心的支架遠程控制操作臺和煤機遠程控制操作臺實現對工作面支架自動跟機運行、煤機智能化記憶截割的“一鍵啟、?！?，對支架、煤機所有動作的遠程控制。

2.1 液壓支架電液控制系統

16108智能化工作面支架控制系統采用的是SAC型支架電液控制系統。本套系統包括液壓和電控兩個部分，在整個系統的最低層是每一個支架上的控制單元，他以一臺支架控制器為核心，配以人機交互界面，還包含了作為自動控制裝置必備的另外兩個環節：檢測環節和執行環節。每個支架的控制單元并不是孤立的，通過在整個工作面建立工業以太網，實現了工作面所有控制器的數據互聯，充分發揮計算機控制的優勢，使電控系統具備了諸如隔架操作、成組操作、支架跟機的自動化、安全保障等等先進的功能。

2.2 采煤機智能化記憶截割系統

16108智能化工作面采煤機智能化記憶截割系統選用的是TDECS采煤機記憶截割系統，可實現采煤機在工作面的無人自動記憶截割運行，很好的提升了采煤機的自動化水平。在正常生產之初，采煤機首先進入學習模式，手動操作割煤一刀作為示范刀，控制系統采集、存儲采煤機各位置下行進方向、速度、左右搖臂高度等姿態信息。在接下來的生產中，采煤機在自動運行模式下，根據記憶的截割軌跡進行自動割煤。當煤層條件發生較大變化時，可以通過人為就地干預或遠程干預對記憶數據進行修正，從而保證智能化記憶截割系統的可循環使用。

2.3 工作面視頻監測系統

16108智能化工作面視頻監測系統由支架視頻監測系統和采煤機視頻監測系統兩部分組成。支架視頻監測系統是每6個支架安裝1臺攝像儀，安裝在支架的頂梁上，照射方向與風流方向一致；采煤機視頻監測系統是每3個支架安裝1臺攝像儀，安裝在支架頂梁上，照射方向與煤壁方向垂直。攝像儀的視頻數據通過工業以太網網絡傳輸到主控計算機的顯示器顯示，并可以隨采煤機位置變化顯示采煤機附近4臺的視頻，從而實現對支架自動跟機、采煤機智能化記憶截割的實時狀態進行監控。

3 經濟效益和社會效益

3.1 經濟效益

（1）減少人員方面。薄煤層綜采遠程可視智能化三機配套設備的成功應用節省了人力，降低了職工的勞動強度。工作面生產人員由人工操作時的8人減至2人。每年節省職工工資：2班×8000元/月×6人×12月=115.2萬元。（2）安全保障方面。本套設備通過創新設備操作方式，像隔架操作、支架和煤機遠程控制等操作方式的成功應用，當工作面出現惡劣地質條件時，保證了職工可以在遠離危險區域的支架下方甚至材料巷的監控中心中完成設備操作，徹底將職工從最危險的地方解放出來，保障了職工的生命安全。（3）提高產能方面。薄煤層綜采遠程可視智能化三機配套設備的成功應用使得生產過程中所有動作系統自動完成，無需人員干涉，簡化了生產工序；另外智能化采煤過程減少了人員主觀因數導致的反復開停機耽誤的時間，使整個采煤過程連續進行，實現了高產高效。本套設備正式投產后，月平均生產原煤10.5萬噸，相較于非智能化工作面多出產4.5萬噸，成效非常顯著。在提升產量的同時，通過更合理的三機配套，成功將工作面割矸量降低了100mm，噸煤煤質提高了400大卡。

3.2 社會效益

隨著國家對煤礦安全要求的不斷提高，薄煤層綜采遠程可視智能化三機配套設備在降低職工勞動強度、減少工作面用人、提高生產效率、保障職工生命安全等方面取得了很好的成績，對濱湖煤礦安全高效生產的持續性具有十分重要的作用。薄煤層綜采遠程可視智能化三機配套設備的成功應用代表山東省內薄煤層智能化采煤的最高水平，具有很好的示范效應，大大提高了濱湖煤礦、棗莊礦業集團公司及山東能源集團公司的知名度。

4 結語

薄煤層綜采遠程可視智能化三機配套設備是將多種跨學科技術應用于綜采工作面，通過科學合理的設計新設備、研發新技術，將科學技術特別是高新技術運用到采煤工作面轉化為生產力，實現綜采工作面降低勞動強度、減少用工成本、提高生產效率，最終達到高產高效、安全長治久安的目的。可視智能化采煤是薄煤層綜合機械化開采發展的必然趨勢，是實現薄煤層礦井安全高效的有效途徑。

參考文獻：

[1]黃曾華.綜采工作面自動化控制技術的應用現狀與發展趨勢[J].工礦自動化，2013，39（10）：17-21.

[2]胡美紅.薄煤層綜采"三機"設備配套技術研究[J].煤礦機械， 2009，30（10）：172-173.

作者簡介：姜輝（1989-），男，山東滕州人，學士，助理工程師，主要從事薄煤層開采與煤礦安全管理工作。