厚煤层智能化综采放顶煤关键技术.pdf

厚煤层智能化综采放顶煤关键技术李开贤张杰徐明智徐建新(兖矿能源集团股份有限公司 济二煤矿山东 济宁)摘 要:“九五”至“十三五”期间我国在煤炭开采智能化开发的基础理论、关键技术、重大装备和工程示范等领域取得了重大突破 占我国煤炭产能比例最大的厚煤层智能化开采尤为重要本文以兖矿能源集团股份有限公司鲍店煤矿 工作面为例介绍了厚煤层放顶煤开采过程中运用的新方法、新技术关键词:厚煤层放顶煤智能化关键技术中图分类号:.文献标识码:文章编号:()我国具有极为丰富的厚煤层煤炭资源厚煤层的一年内煤炭产量占原煤总产量的 左右 我国实现煤矿的高产高效主要依赖开采厚煤层煤炭资源厚煤层煤炭资源的开采主要采用放顶煤研究厚煤层智能化综采放顶煤关键技术具有重要意义 本文以鲍店煤矿 工作面为例简述厚煤层放顶煤工作面智能化技术的应用工作面配置天津华宁有限公司电液控制系统(包括支架红外、压力、行程、倾角等传感器)采煤机配备记忆截割系统、惯导系统运输机具有变频调速和自动张紧功能装置带式输送机变频调速工业系统为地面集中配液站、井下智能区域泵站系统顺槽、地面配置天津华宁有限公司工作面顺槽、地面智能调度中心等国内先进智能化开采设备及控制系统 实现运输机变频调速、自动张紧工作面内顺槽集控中心、地面智能调度中心可分别对工作面设备的工况运行状态进行实时监测监控、远程集中控制、单机控制及“一键启停”、地面集中配液、采区泵站远距离集中供液等功能实现工作面液压支架自动跟机移架、端头自动截割三角煤、时序控制自动放煤、采煤机记忆截割、工作面自动找直及人员接近保护装置等功能的常态化应用 工作面基本条件鲍店煤矿 工作面开采的煤层为山西组 煤厚度.平均 该工作面煤层厚度较稳定地质结构简单煤层倾角一般为 平均 工作面采用倾斜长壁综放采煤法采煤高度为.放煤高度为.工作面面积为 煤平均厚度为.视密度为./基础储量为.万 回采率为 可采储量为.万 旋转回采期间本工作面每日按 循环组织生产采煤机双向割煤每日胶顺侧割煤 刀辅顺侧割煤 刀(第三刀和第五刀为通刀)循环进尺.旋转回采之后 工作面每日组织 个班次进行循环生产采煤机采用双向割煤工艺每次循环进尺.设计的采煤高度为.放煤高度为.工作面设备选型工作面配套/型中间架 架选用/型端头支架 架/型双滚筒电牵引采煤机、/型刮板运输机、/型桥式转载机、轮式破碎机、/型胶带输送机辅顺采用/超 前 维 护 支 架 组 胶 顺 采 用/超前维护支架组两顺槽超前支架配合单元支架支护总支护距离 乳化液泵选用/.型 装 备 三 泵 两 箱 喷 雾 泵 选 用/型装备三泵两箱 如表 所示表 综放工作面设备配置序号项目规格型号单位数量中间架/架端头架/架采煤机/台刮板输送机/台转载机/台破碎机台胶带输送机/台辅顺超前支架/组运顺超前支架/组乳化泵/.台喷雾泵/台 智能化系统构成及关键技术工作面智能化系统是完整的工作面智能化解决方案集成了各个独立的子系统通过多种技术(控制、以太网、无线、视频、通信、液压等)将其应用于工作面实现工作面监控中心对设备的整体集中自动化监控如图 所示图 工作面智能化系统架构智能化综采工作面主要包括以下几个子系统:一键启停系统:进行设备实时的运行状态监测通过系统自动完成采煤工作面有关设备启动条件、停止条件判断紧急状态发生时也可自动进行干预 工作面内的采煤机配置有记忆截煤模块通过人工手动割煤生成多条记忆曲线保证遇到相同地质条件时及时开启减少人工干预 液压支架装有红外发射器可与采煤机红外发射器进行实时信号接收进而实现液压支架的自动跟机移架等功能运输及供液系统可以通过采煤机运行状态、煤流运输载荷的实时监测进行自动调节 在端头支架上安装位置监控、伪斜角度监控等硬件设备对采煤工艺进行及时调整保证采煤工艺适用于地质情况提高煤炭回收率及采出率 进行设备故障的实时监测管理:在采煤机、液压支架及运输设备安装多个监测装置实时监测相关设备的温度、电机转速若运行数据超过规定值要及时报错并上传数据监控中心.液压支架电液控制系统智能化综采工作面内液压支架安装电液控制系统以及压力、行程、红外、倾角等多种传感器根据采煤机的牵引位置和方向按照预先设定的程序跟随采煤机及时有序地完成移架、推溜、喷雾等动作如图 所示液压支架电液控制系统是采煤工作面智能化的基础功能得到了普遍应用能够实现常态化运行常出现的问题是丢架、支架拉移或伸缩梁动作不到位原因是采煤机位置监测不准确、供液流量不足、电液控软硬件不匹配、乳化液水质不达标、电液控通信异常等图 工作面液压支架电液控制系统.采煤机记忆截割系统鲍店煤矿 工作面采用上海天地/采煤机采煤机安装摆角、温度等传感器可实时监测采煤机摇臂、牵引部温度、油液高度与温度、采煤机位置和摇臂高度如图 所示图 采煤机记忆截割系统采煤机增加的智能化采煤系统具有机组自动记忆截割、远端操作、综采设备联动、状态数据分析和评估功能可在线修改、人工干预记忆功能具有全自动控制、分机自动控制、现场手动控制、检修等不同状态模式的转换功能在记忆截割煤示范模式下采煤机司机根据工作面内煤层起伏的不同地质条件进行示范操作操作后的记忆曲线会存进控制系统不同的运行轨迹曲线存储在采煤机控制芯片内 当采煤机进入记忆割煤后采煤机司机选取最适合当前煤层地质条件的运行轨迹曲线开始割煤程序当煤层的地质条件存在明显变化时采煤机司机可以开启手动干预模式调整自动记忆割煤参数更新数据库 工作面智能化采煤系统可存储 条记忆截割曲线如图 所示图 记忆截割系统操作界面 工作面采煤机同时配备了 惯导定位系统用于工作面自动找直 自动找直依托的关键器件惯导装置是以陀螺仪和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统根据陀螺仪的输出建立导航坐标系利用加速度计的输出解算出采煤机在导航坐标系中的速度和位置 同时惯导装置能为采煤机提供三维空间坐标在精度理想的三维地质模型下可利用惯导系统指导采煤机进行轨迹截割 曲线界面如图 所示图 曲线界面.集中配液及远距离供液系统兖矿能源集团股份有限公司鲍店煤矿 工作面采用地面集中配液、井下远距离供液方式将在地面配制好的乳化液输送至井下七采区集中供液泵站集中供液泵站配置大流量乳化液泵将乳化液输送至工作面内既克服了传统泵站存在的弊端还解决了冲击地压矿井采煤工作面限员的问题 七采区集中供液硐室如图 所示图 七采区集中供液硐室在七采区轨道巷 导线点附近施工井下集中供液硐室该硐室自七采轨道巷开门与七采回风巷贯通全长约 距离采煤工作面约 最大高差(由低向高运输)地面乳化液自动配比系统由乳化油泵组、乳化液输送离心泵组、台 乳化油罐、台 乳化液箱以及 台 缓冲乳化液箱组成 通过浓度传感器和两个流量传感器控制进水、油液量实现自动配比乳化液泵站系统由 台液箱、套增压过滤装置、台 乳化液泵装置、台 乳化液泵装置、套蓄能装置、套高压过滤装置以及 套回液过滤装置组成喷雾泵站系统配置了 台 型喷雾泵流量达到/电机功率 还配备了进水过滤站、增压过滤装置、蓄能站等设备 结语综采放顶煤开采技术是一种综合性采煤技术在开采一些厚煤层及特厚煤层时得到了广泛应用 以鲍店煤矿 智能化综放工作面为例综采放顶煤工作面智能化的关键技术主要包括液压支架电液控制系统、采煤机记忆/自适应截割、自动放煤 目前智能化综放工作面相比传统综放工作面已经大大节省了人力物力提高了安全性 工作面智能化功能实现常态化运行后采煤机的记忆截割率达到 以上液压支架的自动跟机移架率达到 生产效率始终保持较高水平煤炭产量维持在 万 以上 在增效减人方面传统的手动操作每班生产需 人运行智能化功能常态化后工作面内仅需工班长 人、采煤机司机 人、液压支架操作工 人、电工 人、放煤工 人、运输机司机 人、端头维护工 人减幅达 以上参考文献:牛剑峰.综采放顶煤工作面自动放煤控制系统研究.工矿自动化():.李伟.综放开采智能化控制系统研发与应用.煤炭科学技术():.申子强.智能化综采工作面远程控制系统的应用研究.山西冶金():.洛建军.智能化工作面在屯兰矿的建设实践.能源技术与管理():.张雪锋.型液压支架电液控制系统在耿村煤矿的应用.中国煤炭():.刘海滨.电液控支架在 智能化采煤工作面的应用.机械管理开发():.作者简介:李开贤()男 山东济宁人 中专 工程师研究方向:矿山机电设备