综采工作面智能开采关键技术实践

2020-11-26侯本猛

商品与质量 2020年45期

侯本猛

兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿山东菏泽 274700

为了全面提升我国开采煤矿资源的整体利用率，需要充分意识到应用综放综采智能化开采技术的重要性，不断优化煤矿开采技术，确保开采工作效率和质量，从而提升煤矿企业在市场的核心竞争力。

1 综采智能化工作面开采关键技术特征

首先，液压支架智能化控制，形成移架状态自动决策控制、超前压力预报、耦合系统监控、记忆时序控制、喷雾降尘自动化等。其次，智能化控制采煤机，主要表现为采煤机位置精准定位、自动规划运行轨迹、滚筒高度自动化调节、自动化防碰撞、故障事故自动化诊断等，同时，根据工作面的具体产量，运输机的工作负载、工作面地质环境等方面的因素，实现对综采智能化工作面的全面智能化控制。最后，工作运输设备实现负载、启动及运行状态的智能化监控，机尾可达到自动张紧的效果，各种类型的运行参数均可实现自动化控制。

2 薄煤层综采智能化工作面开采关键技术要点

2.1 液压支架跟机自动化控制

成套综采液压支架主要包括中部支架、过渡支架及超前支架，其基本结构型式为两柱掩护式，双前后连杆、整体式顶梁底座及双平衡千斤顶结构，结构件主要采用Q890 高强度材料，减小支架的质量，提高其内部空间。液压支架采用超大伸缩比立柱，以提高支架对煤层高度的适应性，侧护板双向可调。支架工作阻力为8000kN，支护强度为0.78-0.89MPa，推移步距为890mm。通过工作面智能控制系统、视频监控系统，以及压力、行程、角度等传感器，实时监测支架支撑压力与姿态，实现自动压力补偿，保持良好的支护效果；推移位置分段控制、自动工作面调直及支架空间姿态实时调节；按照采煤工艺要求实现工作面“三机”同步联动，与等高采煤机自动实时跟机作业[1]。

2.2 远程干预采煤机及记忆割煤

以示范刀上所记录的滚筒运行高度轨迹、滚筒姿态参数、工作面参数等作为基础，开展智能化运算，构建成记忆截隔模板的方式，在自动化截隔过程中对误差进行不断修正，实现采煤机加减速、调高及卧底的自动化控制，井下技术人员可在回采巷道位置对采煤机实现远程干预。

2.3 智能设备列车及控制系统设计

工作面运输巷中的动力负荷中心、泵站、电缆液管、工具箱、集控中心等布置在智能设备列车上，实现设备列车与工作面截割、运输以及支护设备快速联动，以及60m 电缆与液管的自动收放。该设备总长约260m，主要有锚固牵引装置、自移轨道、推移控制系统、38 台自移式平板车、远程遥控电液控制系统以及30 台自动伸缩管缆装置组成。锚固牵引装置与自移式平板车互为支点，通过推移与远程电液控制系统进行操作，实现设备列车整体前移，1 个循环过程大约需要4min，移动步距约3.0m。该设备列车无需铺设轨道、人工高空悬挂电缆与液管、移动绞车等繁重工作[2]。

2.4 超前支护及巷道设备远程遥控

以端头支架作为基础，构建出邻架控制命令，启动转载机控制器，准备阶段操作有效控制，控制器发出声光报警，在端头支架完成转载机控制器执行、推溜等操作，实现转载机自动移动的功能。

2.5 泵站系统远程控制

以网络传输技术、系统平台等作为基础，形成智能化供液控制系统，推动实现根据需求进行液压的控制和一体化联动控制，电磁卸荷、智能变频联动控制，特别是将薄煤层工作面存在的变流量恒压供液的难题较好解决，构建出多级过滤体系，形成清洁度较高的供液保障机制，保证工作面液压系统实现高质量的用液安全性。

3 大采高综采智能化工作面开采关键技术要点

3.1 综采工作面采煤机智能化技术

在开采的过程中，液压支架和采煤机是主要的工作设备，但从这些设备智能化技术来看，主要技术为：工作面矿压大数据智能识别分析技术、采煤机记忆截割技术、等技术，其中在定位技术当中，已经取得效果的是机器视觉测量定位技术、红外制导技术能够将开采过程中工作面煤壁、顶板和采煤机之间的耦合关系展现出来，在回采中形成自动记忆截割及液压支架自动跟机体系，是当前开采面开采关键技术。

3.2 综采工作面支护智能化技术

从目前综采工作面支护情况看，液压支架支护是常见的支护技术，从液压支架支护技术智能工作实际应用来看，其中最重要的技术是：液压支架智能化自动跟机及推溜。当前，智能化水平取得了较大的进展，在应用了液压支架后，支护效果良好，但是在液压支架智能化应用依然有着较大的提高空间，从回采智能化技术进展来看，可以进行更为深层次的优化，提升综采工作面智能化水平[3]。

3.3 综采工作面运输系统智能化技术

从目前矿井运输系统智能化进展来看，主要是原煤运输，从实际情况看，原煤运输智能化对综采工作面空间影响较大，从发展情况来看，原煤运输设备采取一键启停功能，全面实现综采工作面运输智能化发展。

3.4 视频监控智能化技术

视频监控是综采工作面智能化发展的关键。综采工作面相对于煤矿井下其他工作面的特点就是其视频晃动非常明显，粉尘大，影响远程视频的效果，所以，通过实时数据采集传输至集控中心，显示工作面倾角、采煤机的仰俯角、采高、卧底量、液压支架姿态、工作面顶板煤壁等工况参数的非线性规律关系，探索基于高清视频监控智能化技术的综采工作面高清成像研究，是更好提升综采工作面视频监控智能化水平的关键。