掘进工作面智能化自动控制技术的研究与应用

掘进工作面智能化自动控制技术的研究与应用

钟旭1孙孝林2

1.新汶矿业集团有限责任公司翟镇煤矿快11队271200

2.新汶矿业集团有限责任公司翟镇煤矿快11队271200

摘要：掘进工作面无人化自动控总体构思综据工作面智能化开采技术是以煤壁为输入对象,原煤和支护成型巷道为输出对象,且探测控制、生产控制和视频控制在综掘工作面电液控制系统的协同作用下完成的智能化开采方式。综掘工作面信号来源复杂,可测量、不可测量、可控制和不可控制信号交叉存在。综掘工作面探测工序有岩层移动、超前地质勘探水源探测、瓦斯抽采等:生产工序有割煤、支护、运输等:视频工序有供电、通风、排水、顶板监测和瓦斯监测等。

关键词：掘进工作面；无人自动化；智能化

综掘工作面智能化开采工序,综据工作面智能化开采工序掘进工作面智能化开采关键技术为据进机位姿检测技术，为确定悬臂式掘进机悬臂段、掘进机机身及掘进巷道的位置关系,需建立相对应的坐标系。为确定掘进机悬臂段各连杆间的位姿关系,可将掘进机及各部看做钢体结构,即可利用变换矩阵表示各部件的位姿关系。通过采集据进机姿态、位置、方向及切割头位置信息。通过传感器检测出各坐标系的关键参数,通过处理参数得到的数据确定悬臂式掘进机位置信息,建立坐标系。

一、远程监控与无线遥控技术据进机的远程监控系统包括远程视频监控系统和掘进机地面可视化监测系。

1、远程监控其中掘进机远程视频监控系统包括摄像仪、视频光端机、防爆监视器等组成统两部分据进机上安装的摄像仪图像经光端机转换成光信号,后通过光缆传输至监视器若采用无线视频监测,还需要有视频服务器,摄像仪图像经网络视频服务器转换成电信号,再通过无线交换机之间数据传输。隔爆监视器上图像也可经工业环网,传至地面监控主机进行监测据进机视频监控系统结合了光纤和无线网络两种传输方式。先通过隔爆监视器将视频图像就地在井下显示,再通过光纤可连接至环网实现地面计算机远程显示,通过在地面和井下的实际情况来看,改系统具有多尘且振动条件下的视频采集分析、传输及处理功能等特点,可同时传输并显示6路掘进机视频,在掘进面巷道无线视频的传输距离达到30米。该系统为煤矿安全生产提供了有力保障,给人以直观的方式呈现出据进机的运行情况掘进机地面可视化监测系统由信号采集器、CAN转以太网模块、交换机、地面监测终端等组成,信号采集器将掘进机的监测信号通过CAN信号传输进入CAN转以太网模块后,信号通过交换机与矿井信息网络进行对接,利用矿井的光纤网络进行更远距离的传输,直至远程终端控制计算机

2、无线遥控无线遥控技术的具体实现方式主要是通过CoDeSys编程。通过发射器将操作手柄发出的信号传输到遥控接收器,接收器将信号进行融合处理,并传输到总线,然后控制器按照不同的传输地址进行数据信号的接收,并对传感器信号进行实时采集,经过处理输出相关驱动信号,进而控制掘进机执行下一步动作。据进机自动截割技术悬臂式掘进机截割头在空间的行走轨迹决定截割断面形状。由截割臂相对于掘进机机体的垂直摆动、水平摆动以及截割头的伸缩实现。垂直摆动与水平摆动是2个分别独立的液压控制系统,既可以单独实现截割头垂直或水平运动,也可以实现复合运动,从而完成任意断面形状截割截割臂垂直摆动由一对同步升降油缸完成。一对同步升降油缸分别与掘进机的机架和截割臂进行铰接,在机器中心线对称布置。升降油缸行程改变时,截割臂将绕其与机架的铰接点在垂直面内摆动。当升降油缸伸长时,截割臂向巷道上方摆动;反之亦然。

二、其他辅助技术

1、皮带集控系统皮带集中控制系统主要由控制部分、监控部分和一体化操作台组成。控制部分采用KHP140带式输送机保护控制装置进行重新编程及布线,采用KEL集成调试软件,将预先编制的程序下载到主机控制板中;该部分由电源板、主板和显示板等组成,通过主板输入输出接口,实现故障判断及操作输出,配有两种显示方式和按键,实现人机交互,具有语音报警功能,实现预警及故障报警功能,多种通讯方式,可实现多机通讯。实现“集中控制管全局,精简人员提效率

2、进度电缆一体化装备进度电缆一体化装备主要由过渡架和电缆槽组成。使用综掘机电缆过渡架及电缆槽,有效的避免了综掘机进度电缆落地现象,并减轻了人工前移电缆劳动强度,方便地实现进度电缆随综掘机前进前移的自动化作业并有效地减少因综掘机电缆碰伤造成漏电事故影响掘进生产的难题,提高了供电可靠性。

3、设备感应一体化装置安设EBZ230型掘进机红外感应系统,远程遥控切割开始实施阶段,迎头需设专人检查迎头作业情况,远程控制会出现机械设备误操作,造成迎头工作人员挤伤等安全事故,为实现本质安全,安装人体红外感应装置。掘进机开机期间,当有工作人员靠近掘进机机身时,感应人体,自动停机,防止造成人员伤亡事故,有较高的安全效益

4、本安型二运限位器无线遥控切割过程中,可能出现二运皮带跑偏、掉道现象,影响安全生产及综掘进度。为防止上述问题出现,将综掘机急停连接到限位器上,一旦二运走到限制位置,控制导杆受力,急停自动闭锁,综掘机断电停机,防止二运掉道。

5、机载液压临时支护装置。EBZ230综掘机配套ZLJ620机载液压临时支架，在巷道迎头使用可省去巷道迎头初喷支护，优化锚喷支护工艺及施工工序;全液压控制操作，具有支护快、安全性高、劳动强度低、用工人数少等特点。

结语：在传统的掘进机采掘操作方式中，掘进机司机位于机身司机座位进行现场采掘操控。一方面，由于巷道掘进工作环境恶劣，有瓦斯气体，地下渗水等环境问题，致使安全事故频发，威胁司机生命安全；另一方面，采掘工作时掘进机车体的大幅振动、现场大量粉尘等因素都给司机的操作工作带来了很大的困难，不仅增加了劳动强度，也无法保证采掘效率。通过智能化自动控制技术进行了分析，针对巷道无人工作面开采技术进行研究，以期能够长期适用于现场恶劣的采掘环境，让司机远离粉尘和现场危险地段，改善操作人员的劳动卫生环境，减少人员伤害事故，提高掘进作业的安全性以及掘进效率。

参考文献：

[1]闫兴发.探究掘进机自动化截割技术[J].山东工业技术，2019,(14):67.

[2]邵朱军.煤矿掘进工作面自动化技术研究探索[J].科技创新导报,2017,(19):30-31.

[3]王朋伟.掘进机自动化技术研究及应用[J].能源与节能,2015,(12):32-33.