浅析薄煤层全自动刨煤机工作面

浅析薄煤层全自动刨煤机工作面

闫家正左安娣

山东省田庄煤矿有限公司山东济宁272103

摘要：薄煤层采煤面由于煤层低，一般都存在机械化程度低、无法实现无人全自动化开采，针对这个难题田庄煤矿积极引进德国Marco电液控制系统、数据监测系统和薄煤层刨煤机组成薄煤层全自动刨煤机工作面，该工作面实现了少人或无人值守薄煤层工作面自动化开采，并能通过计算机网络实现远程集控与数据共享，使生产管理信息化。

关键词：薄煤层；刨煤机；全自动；远程控制

概述

薄煤层全自动刨煤机工作面是以田庄煤矿1510工作面为第一现场，以提高采煤工作面自动化、智能化为切入点，保证工作面既能大幅提高生产效率、降低职工劳动强度，又能提高安全性能为目的，对相关配套设备进行能力计算及选型配套。

一、薄煤层全自动刨煤机工作面的配套

1、工作面设计

薄煤层全自动刨煤机工作面内空间狭小，为适应井下环境和地质条件，保证安全生产，满足产能要求，采用刨煤机割煤，支架跟机自动化模式，三机、泵站等设备采用集成控制模式。在顺槽控制室内通过传感器、视频摄像头，对综采设备的运行状态进行监控，对设备进行远程控制、联动控制，能够实现少人或无人值守薄煤层工作面自动化。将工作面的相关信息及时传输到地面，并通过计算机网络实现远程集控与数据共享。

2、工作面设备配套

3、工作面工艺流程：刨煤机落煤、装煤→可弯曲刮板输送机运煤→电液控制系统控制推移刮板输送机→电液控制系统控制液压支架支护顶板。

二、薄煤层全自动刨煤机工作面的电液系统参数及功能：

电液控制系统由控制器，传感器，无线遥控器，稳压电源，上位机和附属件组成。主要参数为：

电液控制系统具备跟机自动化功能,基于射频技术的刨煤机位置，液压支架执行跟机自动化，实现支架，刨煤机和刮板运输机协调推进,具备工作面自动割煤功能。

（1）电液控上位机安装在顺槽控制室内作为自动化平台组成部分，具备液压支架运行状态显示，远程控制液压支架，集成跟机自动化刨煤的功能。

（2）以太网控制器安装在液压支架四连杆前部，每架一台，具备支架动作控制，支护状态检测，提供工作面100M以太网通路，各传感器供电并进行数据集成功能。

（3）电源箱(2路2,4A)安装在液压支架四连杆上，每6架一个，为工作面供电，电源箱供电电压为220V。

（4）系统通常包含2种传感器：压力传感器，行程传感器：压力传感器安装在立柱单向锁内，每架一个，测量立柱下腔压力。行程传感器安装在推移油缸内，每架一个，测量推移行程。电液控制系统具备防水防尘能力，电器装置外壳防护等级为IP68。

（5）电液控制系统具备单键单动作，成组动作，跟机自动化，远程控制和无线遥控功能。以工作面任何一支架为操作架，以左/右连续相邻若干架为一组，执行支架某一单动作或联合动作，成组移架、成组自动推溜、成组伸/收护帮、成组自动喷雾等。单台支架完成一次移架工作循环时间不大于8秒，3台成组支架同时移架时间不大于14秒。

(6)具备单架自动移架功能。电液控制系统应用软件满足煤矿工作面的实际情况和采煤工艺具体要求，具备通过设置参数的方法，使电液控制系统完全适合井下的实际工况、采煤工艺和地质条件。

(7)系统具备平衡千斤顶浮动控制功能，协调立柱和平衡千斤顶功动作，保证顶梁平直。

(8)电液控制系统为非主-从机型，当支架控制系统与井下计算机断开后，通过操作控制器仍能完成各种操作功能和模式设置功能。

(9)电液控制系统具备跟机自动化功能,基于射频技术的刨煤机位置，液压支架执行跟机自动化，实现支架，刨煤机和刮板运输机协调推进,具备工作面自动刨煤功能。

三、薄煤层全自动化刨煤机工作面的数据监测系统及功能：

系统监测显示工作面各综采设备运行状态并提供工作面人员位置监测系统接口。主要包括：

（1）刨煤机：

位置、牵引方向、速度，电液控制系统、视频监控系统和在线监测系统在工作面位置等。

（2）工作面破碎机、转载机、刮板运输机及胶带输送机监测：

系统具备采集三机通讯控制系统状态数据的功能，具备采集主煤流系统运行状态数据的功能，具备在上位机上显示三机/顺槽皮带运行关键数据的功能，具备远程控制三机和顺槽皮带的功能。工控平台所选取的运行状态数据为：

三机各电机绕组温度、减速机油温/油位、冷却水温度/流量、皮带启停状态、跑偏报警、堆煤报警、烟雾报警等数据，以及工作面语音报警数据。

刨煤机、刮板运输机、转载机、破碎机、胶带输送机开关状态显示，包括各回路运行状态、电流、电压数据，漏电、断相、过载等故障状态数据。

（3）液压支架：

上位机具备显示所有支架立柱压力，推移行程，支架姿态(顶梁倾角，顶梁底座夹角),伸缩梁状态，护帮板状态，以及控制状态的功能。显示所有支架控制器的急停状态、通信状态、驱动器与支架控制器通信状态的功能。显示工作面的推进度，包括当班和累计进度，工作面液压支架实际位置的功能，显示液压支架三维姿态。

（4）泵站系统：

泵站工作状态、控制模式、电机电流电压，泵站油温/油位、出口压力，液箱液位，乳化液配比浓度、故障信息。

工作面供电设备：保护信息包括漏电、断相、过载、各种故障状态、数字信号的反馈等。

工作面语音系统：电话闭锁状态显示、急停状态显示和断路位置显示（断路的具体架号）等。

四、总结：

薄煤层全自动刨煤机工作面实现了薄煤层机械化换人，无人值守的新旧动能转换目标，很好的把刨煤机和德国Marco电液控制系统及数据监测系统融合起来，形成了国内首个极薄煤层全自动刨煤机工作面，减轻工人的劳动强度，提高了开采安全性，同时降低了设备故障率及维修故障时间。是一套功能完善的全自动采煤系统，具有很好的推广价值。

作者简介：闫家正，生于1984年，男，汉族，山东沂水人，本科，工程师，研究方向：煤矿工业自动化、智能化。

左安娣，生于1989年，女，汉族，山东沂南人，本科，会计师。