煤礦綜采工作面自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用

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1煤礦綜采工作面自動(dòng)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(dòng)化技術(shù)應(yīng)用也需要涉及到多臺(tái)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(tái)的臺(tái)采煤設(shè)備和200組支架共同運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)備數(shù)量較為龐大，自動(dòng)化難度也較高。隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，綜采工作面的自動(dòng)化可以在某些地質(zhì)條件允許的情況下實(shí)現(xiàn)，但是實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中也會(huì)遇到不少問(wèn)題，還需要相關(guān)技術(shù)人員不斷發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題，并不斷改進(jìn)其性能，從而提高綜采工作面的自動(dòng)化水平。

2煤礦綜采工作面自動(dòng)化技術(shù)

在煤礦綜采工作面的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用中主要就是體現(xiàn)在自動(dòng)化系統(tǒng)的研究與應(yīng)用上，在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要結(jié)合自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器、計(jì)算機(jī)等多種技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)煤礦綜采工作面的自動(dòng)化。通過(guò)自動(dòng)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(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等設(shè)備，都可以在井上控制中心的控制下進(jìn)行工作。與此同時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)中的視頻監(jiān)測(cè)部分還可以與對(duì)綜采工作面的其他設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用無(wú)線網(wǎng)，還能夠?qū)⒈O(jiān)測(cè)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(dòng)化工作水平。以下對(duì)煤礦綜采工作面自動(dòng)化系統(tǒng)的功能以及集成自動(dòng)化控制設(shè)備進(jìn)行了分析。

2.1集成自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能分析

2.1.1控制功能

控制功能在實(shí)際使用中主要就是控制工作面設(shè)備的啟停，使其開始運(yùn)行或者停止工作，當(dāng)前在自動(dòng)控制系統(tǒng)中主要有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行模式。手動(dòng)模式主要就是負(fù)責(zé)設(shè)備的單獨(dú)啟停，同時(shí)破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板輸送機(jī)還能夠按順序啟停。在以上設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)運(yùn)行異常的情況，可以向采煤機(jī)發(fā)送停機(jī)命令，同時(shí)操作組合開關(guān)就可以以此停止停刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)；在自動(dòng)模式中，主要應(yīng)用自動(dòng)跟機(jī)模式，同時(shí)采煤機(jī)會(huì)進(jìn)入記憶截割模式，各設(shè)備會(huì)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(yùn)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(jìn)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(shí)間，并以此來(lái)控制設(shè)備進(jìn)行精確的運(yùn)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(chǔ)功能

數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)功能主要負(fù)責(zé)對(duì)各設(shè)備的工作數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，比如采煤機(jī)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(lái)，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(chǔ)到后臺(tái)中，方便相關(guān)工作人員隨時(shí)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(jìn)行設(shè)備的維修保養(yǎng)。

2.1.4報(bào)警功能

報(bào)警功能能夠保證設(shè)備的安全運(yùn)行，系統(tǒng)會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)以及刮板輸送機(jī)等工況數(shù)據(jù)進(jìn)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(huì)發(fā)出報(bào)警指令，以便操作人員及時(shí)根據(jù)指令來(lái)停止工作設(shè)備的運(yùn)行，保證生產(chǎn)安全。

2.2集成自動(dòng)化控制設(shè)備分析

2.2.1集成控制采煤機(jī)

采煤機(jī)集機(jī)械、電氣和液壓為一體，集成控制采煤機(jī)主要就是將控制系統(tǒng)安裝在采煤機(jī)的機(jī)身上，然后在井上的控制中心中向采煤機(jī)發(fā)送各種遠(yuǎn)程控制命令，來(lái)控制采煤機(jī)的行動(dòng)，同時(shí)能夠采集各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.2.2集成控制刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)

刮板輸送機(jī)顧名思義是一種輸送設(shè)備，承擔(dān)的是綜采工作面的護(hù)送工作，即運(yùn)送煤炭，在實(shí)際運(yùn)行中，煤炭會(huì)經(jīng)過(guò)刮板輸送機(jī)、破碎機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)轉(zhuǎn)移到帶式輸送機(jī)上。通過(guò)集成控制能夠?qū)鋮s水壓力、鏈輪軸承溫度和電機(jī)繞組溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，判斷其運(yùn)行狀況，并將其反饋到控制中心。同時(shí)，集成控制系統(tǒng)也可以設(shè)置工況數(shù)據(jù)的報(bào)警值，如果接近報(bào)警值就會(huì)發(fā)出警報(bào)聲提醒相關(guān)工作人員，以便及時(shí)控制運(yùn)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(jìn)行采集，同時(shí)將采煤機(jī)位置、運(yùn)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(yuǎn)程控制命令來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)端頭斜切進(jìn)刀、割三角煤及中部跟機(jī)等功能如果支架電液控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)，常見的有采煤機(jī)位置不正當(dāng)、通信故障導(dǎo)致連接出現(xiàn)問(wèn)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(jī)隨機(jī)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(duì)整個(gè)視頻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中控制。視頻監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)收集采煤機(jī)的位置、速度、方向信息，并將其傳送給集中控制系統(tǒng)，同時(shí)具有故障報(bào)警以及報(bào)警輸出功能，能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)到的故障問(wèn)題進(jìn)行報(bào)警。在綜采工作面中，其所安裝的視頻設(shè)備可以實(shí)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(chǔ)到系統(tǒng)當(dāng)中，并且還能夠結(jié)合采煤機(jī)的位置進(jìn)行移動(dòng)并采集圖像。

2.2.5集成控制工作面語(yǔ)音閉鎖系統(tǒng)

在綜采工作面中，其語(yǔ)音系統(tǒng)需要承擔(dān)沿線通話、故障檢測(cè)盒語(yǔ)音報(bào)警燈功能，集成控制工作面語(yǔ)音閉鎖系統(tǒng)主要就是通過(guò)無(wú)源節(jié)點(diǎn)控制組合開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采工作面設(shè)備的控制，工作面語(yǔ)音通信系統(tǒng)能閉鎖刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)，閉鎖時(shí)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(duì)采煤機(jī)發(fā)送停機(jī)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(yùn)行提供冷卻水以及噴霧。在泵站控制中，利用自動(dòng)控制系統(tǒng)可以采集泵站系統(tǒng)的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，控制泵站系統(tǒng)的啟停，并以漢字、圖形、動(dòng)畫顯示泵站運(yùn)行狀態(tài)。

2.3軟件系統(tǒng)分析

綜采工作面在運(yùn)行生產(chǎn)過(guò)程中營(yíng)業(yè)需要面對(duì)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(dòng)層等。用戶層UI主要是想用戶提供人機(jī)交互界面，操作人員可以通過(guò)外部事件響應(yīng)輸入以及系統(tǒng)圖運(yùn)行狀態(tài)現(xiàn)實(shí)來(lái)控制綜采工作面的生產(chǎn)過(guò)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(yùn)行可以有效保障綜采工作面的穩(wěn)定運(yùn)行；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)層可以為業(yè)務(wù)邏輯層的運(yùn)行提供相應(yīng)的軟硬件接口。

3煤礦綜采工作面自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

3.1高度集成的自動(dòng)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(jiǎn)單的自動(dòng)化技術(shù)并無(wú)法滿足綜采工作面的生產(chǎn)需求，因此綜采工作面的自動(dòng)化發(fā)展應(yīng)趨向高度集成的自動(dòng)化方向，在整個(gè)自動(dòng)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(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)娇刂破脚_(tái)中，利用控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)度綜采工作面的自動(dòng)化控制。高度集成的自動(dòng)化也進(jìn)一步推動(dòng)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(jì)算機(jī)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(qiáng)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(shí)還需要加強(qiáng)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(bào)系統(tǒng)

災(zāi)害預(yù)報(bào)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(lái)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(cè)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(yǔ)

綜上所述，煤礦的綜采工作面的運(yùn)行質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，在當(dāng)前各種自動(dòng)化技術(shù)的普及應(yīng)用下，綜采工作面應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)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(huì)各界的高度關(guān)注，自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用有效的實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化工作面的生產(chǎn)，有力的保障了生產(chǎn)安全，實(shí)現(xiàn)了煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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作者：孛志鵬 單位：潞安集團(tuán)李村煤礦