智能开采技术在色连二矿的应用

智能开采技术在色连二矿的应用

李小根

鄂尔多斯市中北煤化工有限公司  内蒙古鄂尔多斯  017000

摘要：煤炭行业作为我国重要的传统能源行业，是我国国民经济的重要组成部分，其智能化建设直接关系我国国民经济发展和社会智能化的进程。目前智能化综采工作面控制系统存在各子系统通信协议和接口不统一、设备兼容性差、控制系统复杂、视频系统缺乏智能识别和分析功能等问题。基于此，本文对煤矿综采成套智能化控制系统展开分析探讨，该系统由采煤机电控系统、液压支架电液控制系统、集中控制系统、智能视频系统组成，可减少数据转发和协议转换环节，大幅提高通信响应时间，实现采煤、支护、运输、供电、供液等各工艺环节一体化控制，简化系统，提高工作面生产效率。

关键词：智能综采工作面；成套智能化；采煤机电控系统

引言

本文以淮河能源西部煤电集团色连二矿12311综采工作面为例进行介绍。该工作面走向长307m，工作面倾斜长度2847m，平均煤厚2.5m。12311工作面为智能化系统应用工作面，使用成套智能化控制系统以集控系统和采煤机电控系统为基础，结合工作面视频系统和液压支架电液控系统，同时利用业界领先的机器视觉技术实现运输机堵大块煤识别报警、护帮板伸缩识别功能，提高采煤机和液压支架一体化控制水平，进一步改善一线采煤工人的工作环境，降低劳动强度，提升安全性和生产效率。

一、智能化控制系统简介

智能化控制与监测系统通过工作面以太环网将采煤机控制系统、支架电液控制系统、工作面三机控制系统等有机融合，辅以工作面高清视频监控系统，实现了对综合机械化采煤工作面设备的协调管理与集中控制，实现了采煤机自动割煤为主，人工干预为辅；液压支架跟随采煤机自动动作为主，人工干预为辅；综采运输设备集中自动化控制为主，就地控制为辅的工作面模式。12311智能化系统可以在地面集控中心对采煤机、液压支架、工作面三机等设备工况进行监测与远程集中控制，实时监控工作面设备运行工况。

二、煤矿井下采煤机智能综采控制系统应用特点

一是准确性。在综采过程中，采矿支架的自动化控制和降尘自动化系统都是将自动化控制技术落实到工作中的具体体现。这些智能设备彻底改变了过去手动控制的局面。基于计算机系统，实现了智能控制，降低了工人的劳动强度，减少了工作失误，进一步提高了煤矿综合开采作业的准确性。

二是科学性。过去，煤矿的综采系统需要使用许多采矿机械，整个作业过程、轨迹、规划等方面的工作都需要经验丰富的工作人员进行操作。但现在，通过引入和应用智能采煤设备，可以快速准确地进行数据定位，调整滚筒的实际高度，并可以根据煤矿综合采煤工作面的实际参数、具体情况和工作量状况进行智能分析。可以更新煤矿综合开采的主要工艺，使煤矿的运营更加科学。

三是实时性。将智能设备及相关技术系统应用于煤矿综合开采工作，才能真正实现数据智能监控的目的。例如，地面调度室的智能集成系统，不仅可实现一键启停，还可以针对专业设备的启动、运行等多方面进行实时监督与控制，为综采工作的顺利、有序进行保驾护航。

三、智能控制系统及功能

（一）采煤机控制系统

1、采煤机状态显示功能：

运行状态在集控中心上显示，包含：牵引电机电流，截割电机电流，采煤机行走速度及方向，采煤机位置，采煤机牵引电机油温，以及轴承温度等数据；

2、采煤机远程控制功能：

集控中心可以人为通过本安操作台或者通过系统内部程序方式向采煤机发送控制指令进行远程控制。控制功能包括：启停采煤机液压电机，启停截割电机，启停牵引电机，更改行进方向，采加速和减速，摇臂升降调节等。

3、记忆割煤（采煤机需具备记忆割煤功能）：集控中心内的工作面自动化控制主机能够控制采煤机开启、停止记忆割煤功能，集控主机将控制指令发送给采煤机控制箱，由采煤机控制箱将控制指令下达给采煤机，实现综采工作面智能化开采；

4、实现与采煤机的双向通信，实现在集控中心和分控中心对采煤机的启停运行状态、运行方向、采高、速度、位置等数据进行实时远程监测；

（二）液压支架电液控制系统

1、显示所有支架姿态及高度、立柱压力、推移行程、支架动作状态和控制模式；

2、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；

3、在工作面电液控制系统的基础上，实现在集控中心对液压支架的远程控制。对任意支架进行远程控制，主要包括推溜、降架、拉架、升架、以及其他功能动作。

（三）智能化集控系统

地面集控中心实现功能主要包括：

1、实现综采设备（液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、电气开关、泵站）数据的集成，在地面集控中心对综采设备的远程监测、显示。

2、具有在地面集控中心对综采工作面设备按照煤流顺序“一键”启停功能,具有单设备远程启停功能和工作面设备的集中控制功能。

3、具有在地面集控中心对采煤机进行远程控制功能。

4、具有在地面集控中心对液压支架进行远程控制功能。

5、具有在地面集控中心对泵站系统集中控制功能。

6、具有在地面集控中心对综采设备数据集成、处理、故障诊断等功能。

7、具有综采设备运行状态数据任何时段自动分析功能。对采煤机、三机、泵站等综采设备关键运行状态以图表的形式进行显示。

8、配置自动化监控平台，能够在网页端对综采设备运行状态实时监测。

（四）视频监控识别系统

将视频监控系统接入智能化控制系统，智能化控制系统结合采煤机精确定位系统给出的采煤机精确位置，实现在井下显示器和地面集控中心显示器上跟随采煤机位置的变化自动切换显示的画面，使得显示器能够实时监控采煤机截割部的状态和截割部位液压支架及煤墙的状态。

四、综采成套智能化控制系统优点

1、采煤机和液压支架控制器可直接通信(ADS，Beckhoff EAP)，较之前减少数据转发和协议转换环节，大幅提高通信响应速率。

2、液压支架自动跟机程序按照采煤机十二工步工艺进行编写，支架控制器可准确高效进行自动跟机。

3、综采工作面采掘、支护、运输、供电、供液等各工艺环节一体化控制，简化了系统，优化了控制路程，提高了整体效率。

4、成套设备安装可将多套系统数据进行合并传输，减少电缆、光缆铺设和安装工作量。

5、液压支架控制器采用WiFi+CAN双总线冗余，可靠性高，速度快。

6、视频自动跟机技术可实时跟踪采煤机左右截割滚筒，实现远程干预割煤。

7、采用基于机器学习的人工智能技术，对摄像机功能进行拓展，将摄像机变成一个多功能传感器，实现人员定位、护帮板识别、大块煤识别等功能。

结语

总之，煤矿开采已成为促进国民经济发展的支柱型产业，而煤矿井下开采的智能化技术成为今后的发展方向。当前色连二矿正处于智能化转型的关键时期，各种新技术、新工艺在井下生产中的应用不断推广，大幅降低职工劳动强度的同时，也进一步保障了入井人员的生命安全。接下来，我们将以智能化开采技术为重点，不断引进新设备，让矿井的生产效率更高、职工的幸福感更强！

参考文献：

[1]赵亦辉,赵友军,周展.综采工作面采煤机智能化技术研究现状[J].工矿自动化,2022,48(2):11-18,28.

[2]邢旭东,张永杰,刁宗宪,等.王家塔煤矿智能化综采工作面建设研究[J].工矿自动化,2020,46(11):100-105，112.

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