煤礦綜采工作面自動化技術(shù)的運用

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1煤礦綜采工作面自動化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

煤礦綜采工作面中需要應(yīng)用到大量的采煤設(shè)備，各設(shè)備之間需要相互協(xié)作，最終完成采煤工作，因此綜采工作面的自動化技術(shù)應(yīng)用也需要涉及到多臺設(shè)備，整體工作較為復(fù)雜。當(dāng)前煤礦企業(yè)的綜采工作面需要用到近兩百臺的臺采煤設(shè)備和200組支架共同運轉(zhuǎn)，設(shè)備數(shù)量較為龐大，自動化難度也較高。隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，綜采工作面的自動化可以在某些地質(zhì)條件允許的情況下實現(xiàn)，但是實際運轉(zhuǎn)過程中也會遇到不少問題，還需要相關(guān)技術(shù)人員不斷發(fā)現(xiàn)自動化運行過程中的問題，并不斷改進其性能，從而提高綜采工作面的自動化水平。

2煤礦綜采工作面自動化技術(shù)

在煤礦綜采工作面的自動化技術(shù)應(yīng)用中主要就是體現(xiàn)在自動化系統(tǒng)的研究與應(yīng)用上，在整個系統(tǒng)設(shè)計過程中，需要結(jié)合自動控制技術(shù)、傳感器、計算機等多種技術(shù)手段來實現(xiàn)煤礦綜采工作面的自動化。通過自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，可以直接在井上控制井下采煤設(shè)備，包括皮帶機、轉(zhuǎn)載機等設(shè)備，都可以在井上控制中心的控制下進行工作。與此同時，自動化系統(tǒng)中的視頻監(jiān)測部分還可以與對綜采工作面的其他設(shè)備進行監(jiān)測，利用無線網(wǎng)，還能夠?qū)⒈O(jiān)測的視頻信息資料傳到井上的控制中心中，從而全面監(jiān)督煤礦綜采工作面的自動化工作水平。以下對煤礦綜采工作面自動化系統(tǒng)的功能以及集成自動化控制設(shè)備進行了分析。

2.1集成自動化控制系統(tǒng)功能分析

2.1.1控制功能

控制功能在實際使用中主要就是控制工作面設(shè)備的啟停，使其開始運行或者停止工作，當(dāng)前在自動控制系統(tǒng)中主要有手動和自動兩種運行模式。手動模式主要就是負責(zé)設(shè)備的單獨啟停，同時破碎機、轉(zhuǎn)載機、刮板輸送機還能夠按順序啟停。在以上設(shè)備運行過程中，如果出現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)運行異常的情況，可以向采煤機發(fā)送停機命令，同時操作組合開關(guān)就可以以此停止停刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機和破碎機；在自動模式中，主要應(yīng)用自動跟機模式，同時采煤機會進入記憶截割模式，各設(shè)備會按照順序啟停，以便保障綜采工作面所有設(shè)備的穩(wěn)定運行。

2.1.2參數(shù)設(shè)置功能

參數(shù)設(shè)置功能主要就是設(shè)置設(shè)備的工作參數(shù)，包括采煤工藝參數(shù)、斜切進刀距離、左端頭清煤次數(shù)、右端頭清煤次數(shù)、清煤距離和折返等待時間，并以此來控制設(shè)備進行精確的運行，保證設(shè)備工作的效率，并提高精確性。

2.1.3數(shù)據(jù)采集和存儲功能

數(shù)據(jù)采集和存儲功能主要負責(zé)對各設(shè)備的工作數(shù)據(jù)進行采集，比如采煤機的速度、滾筒高度、功率，或者是支架的傳感器等數(shù)據(jù)信息，采集到的信息可以在控制中心的顯示屏中顯示出來，方便操作人員掌握設(shè)備的工況。除此以外，能夠?qū)⒉杉降男畔?shù)據(jù)存儲到后臺中，方便相關(guān)工作人員隨時查閱相關(guān)數(shù)據(jù)，維修工作人員也可以以此為依據(jù)進行設(shè)備的維修保養(yǎng)。

2.1.4報警功能

報警功能能夠保證設(shè)備的安全運行，系統(tǒng)會對轉(zhuǎn)載機、破碎機以及刮板輸送機等工況數(shù)據(jù)進行深入的分析，如果發(fā)現(xiàn)工況數(shù)據(jù)與原定數(shù)據(jù)不一致們就會發(fā)出報警指令，以便操作人員及時根據(jù)指令來停止工作設(shè)備的運行，保證生產(chǎn)安全。

2.2集成自動化控制設(shè)備分析

2.2.1集成控制采煤機

采煤機集機械、電氣和液壓為一體，集成控制采煤機主要就是將控制系統(tǒng)安裝在采煤機的機身上，然后在井上的控制中心中向采煤機發(fā)送各種遠程控制命令，來控制采煤機的行動，同時能夠采集各項監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2.2.2集成控制刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機和破碎機

刮板輸送機顧名思義是一種輸送設(shè)備，承擔(dān)的是綜采工作面的護送工作，即運送煤炭，在實際運行中，煤炭會經(jīng)過刮板輸送機、破碎機和轉(zhuǎn)載機轉(zhuǎn)移到帶式輸送機上。通過集成控制能夠?qū)鋮s水壓力、鏈輪軸承溫度和電機繞組溫度進行監(jiān)測，判斷其運行狀況，并將其反饋到控制中心。同時，集成控制系統(tǒng)也可以設(shè)置工況數(shù)據(jù)的報警值，如果接近報警值就會發(fā)出警報聲提醒相關(guān)工作人員，以便及時控制運行狀況。

2.2.3集成控制支架

集成控制支能夠支架傳感器數(shù)據(jù)進行采集，同時將采煤機位置、運行方向及記憶截割信息發(fā)送給支架電液控制系統(tǒng)，并以此遠程控制命令來實現(xiàn)實現(xiàn)端頭斜切進刀、割三角煤及中部跟機等功能如果支架電液控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題時，常見的有采煤機位置不正當(dāng)、通信故障導(dǎo)致連接出現(xiàn)問題等等，利用集成控制支架就可以將故障信息發(fā)送給集中控制系統(tǒng)，以便操作故障設(shè)備。

2.2.4集成控制視頻系統(tǒng)

視頻系統(tǒng)包括采煤機隨機視頻監(jiān)控系統(tǒng)和支架隨架視頻監(jiān)控系統(tǒng)，集成控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以對整個視頻系統(tǒng)實現(xiàn)集中控制。視頻監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中會收集采煤機的位置、速度、方向信息，并將其傳送給集中控制系統(tǒng)，同時具有故障報警以及報警輸出功能，能夠?qū)ΡO(jiān)測到的故障問題進行報警。在綜采工作面中，其所安裝的視頻設(shè)備可以實現(xiàn)上下、左右360°旋轉(zhuǎn)，因此其能夠最大范圍將其視線范圍之內(nèi)的環(huán)境信息采集并存儲到系統(tǒng)當(dāng)中，并且還能夠結(jié)合采煤機的位置進行移動并采集圖像。

2.2.5集成控制工作面語音閉鎖系統(tǒng)

在綜采工作面中，其語音系統(tǒng)需要承擔(dān)沿線通話、故障檢測盒語音報警燈功能，集成控制工作面語音閉鎖系統(tǒng)主要就是通過無源節(jié)點控制組合開關(guān)來實現(xiàn)對綜采工作面設(shè)備的控制，工作面語音通信系統(tǒng)能閉鎖刮板機、轉(zhuǎn)載機和破碎機，閉鎖時向集控發(fā)送閉鎖信息，集中控制系統(tǒng)根據(jù)閉鎖信息對采煤機發(fā)送停機命令。

2.2.6泵站控制

泵站系統(tǒng)是工作面供液系統(tǒng)的重要組成部分，包括乳化液泵和清水泵。其中乳化液泵可以為液壓支架的工作提供乳化液；清水泵則是需要為綜采工作面各設(shè)備的運行提供冷卻水以及噴霧。在泵站控制中，利用自動控制系統(tǒng)可以采集泵站系統(tǒng)的各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，控制泵站系統(tǒng)的啟停，并以漢字、圖形、動畫顯示泵站運行狀態(tài)。

2.3軟件系統(tǒng)分析

綜采工作面在運行生產(chǎn)過程中營業(yè)需要面對復(fù)雜的業(yè)務(wù)，而軟件系統(tǒng)的開發(fā)能夠有效幫助操作人員提高工作效率，主要包括用戶層UI、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)驅(qū)動層等。用戶層UI主要是想用戶提供人機交互界面，操作人員可以通過外部事件響應(yīng)輸入以及系統(tǒng)圖運行狀態(tài)現(xiàn)實來控制綜采工作面的生產(chǎn)過程；業(yè)務(wù)邏輯層包括主控邏輯處理模塊、急停狀態(tài)邏輯模塊、閉鎖狀態(tài)邏輯模塊等等，綜合運行可以有效保障綜采工作面的穩(wěn)定運行；數(shù)據(jù)驅(qū)動層可以為業(yè)務(wù)邏輯層的運行提供相應(yīng)的軟硬件接口。

3煤礦綜采工作面自動化發(fā)展趨勢

3.1高度集成的自動化方向

綜采工作面涉及到的設(shè)備數(shù)量角度，工作環(huán)境也比較復(fù)雜，因此簡單的自動化技術(shù)并無法滿足綜采工作面的生產(chǎn)需求，因此綜采工作面的自動化發(fā)展應(yīng)趨向高度集成的自動化方向，在整個自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用中，主要就是利用傳感器采集工作面作業(yè)信息，然后將收集到的信息數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)娇刂破脚_中，利用控制平臺實現(xiàn)度綜采工作面的自動化控制。高度集成的自動化也進一步推動了設(shè)備的智能化以及大型化發(fā)展。

3.2煤礦企業(yè)監(jiān)控技術(shù)發(fā)展

當(dāng)前計算機監(jiān)控模式的安全性和可靠性都大大提高，在綜采工作面的生產(chǎn)中，煤礦企業(yè)還需要加強監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，充分利用集中監(jiān)控與分布式監(jiān)控兩種方式。同時還需要加強網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的融合應(yīng)用，提高監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用的靈活性。

3.3災(zāi)害預(yù)報系統(tǒng)

災(zāi)害預(yù)報系統(tǒng)能夠保障煤礦的生產(chǎn)安全，主要就是利用傳感器來收集井下的煤層厚度及空間分布等信息數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送到控制中心，方便操作人員判斷地質(zhì)條件是否有利于開展工作。

4結(jié)語

綜上所述，煤礦的綜采工作面的運行質(zhì)量直接關(guān)系到整個煤礦企業(yè)的生產(chǎn)運營，在當(dāng)前各種自動化技術(shù)的普及應(yīng)用下，綜采工作面應(yīng)用自動化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對各設(shè)備的集成控制工作，有效的提高采煤效率。目前，煤礦的生產(chǎn)安全也受到了社會各界的高度關(guān)注，自動化系統(tǒng)的應(yīng)用有效的實現(xiàn)了無人化工作面的生產(chǎn)，有力的保障了生產(chǎn)安全，實現(xiàn)了煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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作者：孛志鵬 單位：潞安集團李村煤礦