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煤矿智能化开采体系探讨

 论文栏目:煤企发展论文     更新时间:2020/3/24 15:16:49   

摘要:文章从采煤工作面各系统、施工工艺、劳动组织、保障措施等方面对煤矿智能化开采进行研究,建立了煤矿智能化开采体系,并从经济效益、安全效益及社会效益三个方面总结了智能化开采体系建设的成效,为煤矿智能化开采体系的研究提供了借鉴。

关键词:智能化采煤工作面;系统;施工工艺;劳动组织;保障措施

近年来,煤炭行业加速推进信息化、智能化建设,智能化开采成为大势所趋,由采煤工作面各系统、施工工艺、劳动组织、保障措施构成了煤矿智能化开采的新体系。

1智能化采煤工作面各系统建设

1.1采煤机智能控制系统

煤机智能控制系统由学习割煤和记忆割煤组成,通过人工操作、学习记忆一个割煤循环后,在地质条件稳定时,后续生产调用记忆截割功能,实现煤机自动重复执行上一循环割煤时的速度、采高等状态参数,实现智能割煤。在地质条件变化时,可以实时对煤机进行远程干预,以弥补智能化割煤缺陷,达到智能采煤、远程干预的最佳状态。

1.2支架智能控制系统

支架智能控制系统以电液控制支架为基础,具备对支架压力、推移行程、姿态的远程监控,生产期间按照采煤机工艺,依据采煤机位置实现智能跟机移架、自动端头斜切进刀、自动补压,并实现数据上传及故障分析、统计和诊断等功能。支架自动跟机示意图如图1。

1.3远程视频监控系统

通过在工作面液压支架安装球机摄像头,实现在生产期间对采煤机前后滚筒截割状态、支架状态、煤壁状态的实时监控,并分别在工作面运输沿线刮板运输机、转载机、破碎机、皮带机等需监控位置安装球机摄像头,实现了关键位置的全方位视频监测。视频监控系统示意图如图2。

1.4工作面远程集中操控系统

通过各类传感器、视频和控制单元对工作面智能化设备进行远程监护和控制,在井下工作面集控室和地面调度中心实现了对采煤机、刮板运输机、转载机、破碎机及胶带运输机“一键启停”和“顺序启停”,根据工作面情况远程操控,随时干预采煤机、液压支架运行,将工作面环境、设备和人员有机地统一起来,将人从恶劣危险的工作环境中解放出来。一键启停示意图如图3。

1.5工作面大数据系统(如图4)

将支架压力、煤机轨迹、乳化液自动配比以及高低压过滤站等生产数据上传并建立数据库,实现对生产状况的实时监测及历史数据查询,并运用云平台技术实现在矿局域网内任何一台计算机和手机APP上对井下生产数据的实时访问,从而更好地指导安全生产。

2智能化开采施工工艺

2.1工作面无人远程操控生产工艺

通过视频监控系统将工作面状况远距离传输至地面集控室,生产期间,工作面内人员全部撤离,由地面调度室或井下工作面集控中心司机操纵遥控器实现远程操控采煤机、液压支架、刮板运输机、转载机、皮带机一键启停,并根据工作面情况对煤机割记忆截割、支架根机移架等进行远程干预。

2.2工作面巡检生产工艺

当现场地质条件发生变化如遇到断层等情况,视频监控无法满足生产操作的要求时,在工作面生产期间,由地面调度室或井下工作面集控中心司机操纵遥控器实现采煤机、液压支架、刮板运输机、转载机、皮带机一键启停,保留采煤机巡检、支架巡检各1人根据工作面情况对煤机割记忆截割、支架根机移架等进行人工干预,保留刮板运输机巡检、转载机巡、皮带机巡检各1人对运输系统设备运行状态进行巡视检查。

3智能化开采劳动组织

工作面采用“二八制”或“三六制”生产模式,夜班不进行采煤生产作业。生产班采用采煤机以记忆割煤为主,人工远程干预为辅,液压支架以跟随釆煤机自动序列动作为主、人工远程干预为辅的作业方式。每班有1名工长负责组织生产,配有集控司机、采煤机巡检、支架巡检、刮板运输机巡检、转载机巡、皮带机巡检各1人,合计7人。

4智能化开采保障措施

4.1实施支护工艺革新,创造安全高效环境

推动支护工艺技术不断革新完善,使用注浆锚索加固采煤工作面超前段巷道,有效替代传统支架、支柱支护,形成“注浆锚索式超前支护技术”,不仅保障了超前支护安全,而且大大减轻了职工劳动强度,实现减人提效。

4.2实施仓储扩容工程,提高生产缓冲能力

通过对井下仓储系统再摸排、再分析,以生产缓冲能力满足周日集休为原则,使各矿井下仓储能力超过全天的生产能力,井上下储煤量能够满足至少3天的销售量,为工作面集中生产、效能发挥和“减班不减产、停产不停运、集休不停销”创造了条件,为进一步推进智能化矿井高效生产奠定了系统基础。

4.3实施乳化液集中供液,保证液压系统清洁度

因井下水质差,人工配比出来的乳化液精度低,影响液压设备性能,通过在地面建设乳化液集中供液站,通过远程输液管道将配比好的乳化液输送到井下,并经过高精度多级过滤设备将乳化液输送到工作面,保证了液压系统的清洁度。

5智能化开采矿井建设成效

5.1经济效益

采用厚煤层智能化开采技术后,通过发挥装备效能,工作面每循环工效达到160吨/工/小时,提升2倍以上。生产班人员数量由原先的12人操作缩减为6人巡检,节约人工成本近一半,提高了矿井经济效益。

5.2安全效益

实现了矿井智能化远程操控采煤,保护从业人员的安全健康,体现了“以人为本、安全发展”的理念。通过“机械化换人、自动化减人”,实现了“少人则安、无人则安”,保障了矿井安全高效生产,促进了矿井安全健康及可持续发展。

5.3社会效益

矿井取消了夜班生产,促进了生产方式的变革,把矿工从艰苦危险的环境中解放了出来,从高强度体力劳动中解放图1支架自动跟机示意图了出来,改变了煤矿的生产方式,改善了工人的生产环境,提高了职工的幸福指数,是煤炭开采的一次革命。

参考文献:

[1]高有进,罗开成,张继业.综采工作面智能化开采现状及发展展望[J].能源与环保,2018,40(11):167-171.

[2]王国法,张德生.煤炭智能化综采技术创新实践与发展展望[J].中国矿业大学学报,2018,47(03):459-467.

[3]徐建军.煤矿智能化综采技术现状及展望[J].陕西煤炭,2017,36(03):44-47+13.

作者:赵培范 车本方 王东亮 单位:山东能源枣庄矿业(集团)有限责任公司七五生建煤矿

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