濱湖煤礦12212工作面薄煤層智能化采煤技術實踐

文 /鞏 利 單少翌

一、12212工作面概況

山東能源棗礦集團濱湖煤礦12212工作面為12下煤層工作面，位于-465水平，屬于122采區，地面標高+33～+36m，工作面標高-472.8～-496.7m。工作面開采范圍主要在深部，預計最大下沉量為700mm，破壞程度為Ⅰ級。工作面走向長約552～762/657m，傾斜長約203m，切眼長約209m，工作面面積110237m2。工作面煤層為上石炭統太原組（C2P1t）12下煤。工作面材料巷至切眼處受沖刷影響煤層變薄，其他煤層總體較穩定，煤層產狀平緩，局部略有起伏，厚度0～1.60/1.50m，煤層結構較簡單，個別點含一層夾矸，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。工作面兩巷斷層落差大于1.0m的局部地段，受斷層牽引影響，煤層厚度有一定的變化，但變化范圍較小。煤層傾角2°～7°，平均4°。煤層可采性指數為0.85，煤厚變異系數為19。

二、12212工作面智能化采煤機組情況

1. 采煤機

工作面選用MG400/870-WD型雙滾筒型采煤機。本型號采煤機是一臺采用多電機驅動、截割電機橫向布置的薄煤層無鏈電牽引采煤機，適用于煤層厚度1.25～2.35m，煤層傾角不大于35°，煤質中硬的煤層中開采。滾筒直徑1.15m，滾筒截深0.7m。

2. 刮板輸送機

工作面選用SGZ-764/500型刮板運輸機，是一種適用撓性牽引機構運行的連續運輸機械，可以實現采煤工作面運、裝、卸煤的機械化，同時還是采煤機的運行軌道。

3. 液壓支架

工作面基本架選用ZY4000/09/18D型電液控液壓支架135架，端頭支架選用ZT4000/12/24YD型電液控端頭液壓支架4架。

三、12212工作面薄煤層智能化采煤技術路徑

濱湖煤礦薄煤層智能化采煤系統主要由采煤機監控系統、支架電液控制系統、視頻監視系統、集成供液系統、運輸設備遠程控制系統五個子系統組成，五個子系統上傳的數據和影像由監控中心計算機進行集成或處理后，生成直觀形象的圖形或動畫，智能化崗位工程師據此通過各類操作臺實現對工作面設備的協調管理和集中控制。

1. 采煤機監控系統

采煤機監控系統采用擺角傳感器實現采高自主定位，采用位置編碼器實現位置自主定位，進而實現記憶截割功能；具備有遠程雙向通訊功能，可實現遠程監測與控制。實現以記憶截割為主，人工就地干預和遠程干預為輔的生產工作模式。

（1）采高定位。擺角傳感器實時感知搖臂的高度擺動的位置，作為采煤機自動調高系統的信息反饋回主控制器，通過一定數學模型準確計算出搖臂的實時采高。

（2）位置定位。在采煤機牽引部安裝位置傳感器，通過控制器的數據處理模塊，計算采煤機的位移信息，輸入到建立的數學模型，精確地對采煤機實現位置定位。

（3）記憶截割。具有適合工作面采煤工藝的記憶截割程序，可實現采煤機在工作面自動截割運行，且人工干預數據可實時覆蓋原記憶截割數據。

在工作面生產之初，采煤機進入學習模式，手動操作割煤作為示范刀，記憶截割系統采集、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。在下一刀割煤時，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進行記憶截割數據實時修正。

（4）遠程控制。通過監控中心計算機控制采煤機各種動作。采煤機進行記憶截割時，人工根據工作面情況可以通過監控中心計算機隨時干預采煤機運行并對記憶截割數據實時修正。

2. 支架電液控系統

工作面每臺液壓支架上配置一套26功能支架控制器核心控制部件，利用網絡平臺傳輸控制命令，通過電液控制液壓元件驅動液壓支架油缸動作，完成液壓支架的動作控制。

（1）液壓支架自動跟機。系統通過對采煤機位置及運行方向的識別，實現工作面液壓支架跟隨采煤機作業的自動化控制功能。包括跟機自動移架、自動推溜、跟機自動噴霧等控制。

（2）遠程控制。根據視頻及數據監控信息，通過監控中心的支架遠程控制操作臺來控制液壓支架的升柱、降柱、抬底、推溜等動作，遠程控制工作面液壓支架的自動跟機的“啟、停”。

3. 視頻監視系統

通過在工作面每3個支架安裝一個朝向煤壁的攝像儀、每6個支架安裝一個朝向支架的攝像儀，來實現監控中心和地面調度室對工作面狀況的實時掌握。視頻圖像自動跟隨采煤機切換，操作人員通過視頻畫面實時了解現場情況，為遠程控制操作臺的使用提供依據。

4. 集成供液系統

通過在順槽入口設備列車組中集中設置水處理系統和自動配比系統，乳化液過濾系統，完成對工作面乳化液的自動配比、自動過濾和自動供液。

5. 運輸設備遠程控制系統

通過將刮板輸送機、轉載機、破碎機、膠帶輸送機的控制系統進行集成，實現對工作面運輸設備的啟停控制和一鍵順序啟停控制。

四、12212工作面勞動組織及作業循環

1. 勞動組織

工作面生產班由一名工長負責組織安全生產，配有綜采自動化巡視工、綜采自動化監護工、運輸系統巡查工等相關工種的操作人員5人，生產+彈性檢修班由一名工長負責組織安全生產和檢修，配有綜采自動化維護工、運輸系統巡查工等相關工種的操作人員5人，全隊合計26人。

2. 作業循環

（1）作業方式。12212工作面采用“三六”制作業制度，每班工作6小時，一個圓班由第一生產班、第二生產班和生產+彈性檢修班組成。

（2）工藝過程。工藝過程為割煤→移架→推移工作面輸送機。

五、12212工作面智能化采煤機組使用效果

智能化采煤機組的應用取得了“五個提高”效果。

一是提高安全可靠性。通過地面或井下遠程操控，工作面實現了無人跟機作業，現場2人巡檢，做到了“少人則安、無人則安”。

二是提高工作舒適度。工作面行走寬度由原來的0.6m增至1.6m，行走起來比較舒適。工作面全部采用LED照明，全過程自動化噴霧，生產環境好。

三是提高資源回收率。資源回收率達99%，混煤熱值提高近400大卡/千克，年可創效2100萬元。

四是提高企業效益。工作效率大幅提升，較傳統裝備產量提高了一倍。采煤工區在冊職工由原來的60人，減至目前的26人，減幅達57%，現在每個生產班配備5人即可完成當班生產任務。回采工效達153.8噸/人·天，增幅達195%以上。通過降低采高、提升煤質、減人提效，年可增效4300余萬元。

五是提高員工素質。智能化裝備的實施應用，帶動了一線生產工人業務技能素質的提升，組建了10人的大學生采煤班，采用“定向式、訂單式、定標式”的培訓模式，選派百名高學歷青工到廠家學習，并邀請廠家技術人員現場輔導、傳授要領等，增強現場實操和解決實際問題的能力，現場設備故障率和影響生產時間同比下降40%以上，職工“三違”率同比下降30%，均創出多年最低水平。