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塔山煤矿综采放顶煤工作面智能化开采技术的探讨及应用

更新时间:2009-03-28

0 引言

塔山煤矿8222综采放顶煤工作面煤层厚度达20 m,其工作面走向长度为2 734 m,工作面长度为230.5 m。全年核算年产量为1 500万t/a,每日产煤计为4.5~5.0万t。其前后各1套出煤系统,即前方采煤机割煤系统和后方放顶煤系统,工作面前后各铺设1台刮板输送机,2台刮板输送机机头均与转载机搭接。由于端头维护空间较大,端头位置承受较大的矿山压力,使得综采放顶煤工作面开采比较困难,端头支护难度也高,而且井下环境复杂恶劣,煤矿生产中经常会伴随事故的突发,严重危害井下现场员工的人身安全,造成了人员伤害和经济损失。

为提高综采工作面开采的自动化水平,通过反复分析研究,决定以先进的技术设备和控制技术替代传统的生产工艺技术,实现综采工作面的无人开采和煤矿安全生产的总体要求。其中综采设备的自动化控制技术决定了煤矿生产的总体效率和安全水平,因此探讨综采放顶煤工作面自动化控制系统具有非常重要的意义。

“高风疏叶带霜落,一雁寒声背水来”。深秋初冬时节,总是让人感觉几许的萧条与凄凉。这已经是记者在此季节,第三次走进涿州市汪记生猪屠宰有限公司(以下简称“汪记”)。与当下时令不同的是,每次来到汪记厂区看到的都是一片繁忙景象:一个个忙碌的员工身影,一辆辆往来出入的车……;而总经理汪宗星总是在有条不紊地处理着公司上上下下事宜。

1 综采放顶煤工作面智能化开采方案

综采工作面智能化控制将多种技术(如控制、以太网、无线、视频、通信、液压等)应用在综采工作面,实现在工作面顺槽集控中心对综采设备进行集中自动化控制,以确保各种设备协调安全运行[1],将员工解脱出来,实现工作面无人化。综采工作面自动化控制系统采用综合接入器,实现工作面以太网传输,实现数据传输的高速性和及时性。自动化系统具有无故障自诊断功能(采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、破碎机、泵站、带式输送机故障诊断)、故障类型显示提示、管理等功能。

综采工作面智能控制系统的组成为:

1) “大脑”工作面与地面监控中心由自动化服务器、地面工作站、视频录像服务器、远程操作台等组成。

2) “神经网络”工作面千兆工业以太网由综合接入器等组成。

3) “眼睛”工作面视频系统由本质安全型摄像仪等组成。

4) “耳朵”工作面语音通信系统由喊话器等组成。

5) “思想”工作面控制模型由系统软件及其运算模型等组成。

2 智能控制系统对设备的技术要求

1) 采煤机高速稳定截割,具备记忆截割功能,调高精度50 mm。液压支架快速移架,7~10 s/架,优化液压支架系统设计,专有快速大流量系统,电液控跟机成组移架方式设计。智能、高可靠性刮板输送机,实现煤量感应的链速控制及停机松链保护等功能,并保证设备的高可靠性稳定运行[2]

2) 要求采煤机、刮板输送机和液压支架协同设计,开放通信接口,预埋监测传感器,采用统一的通信协议。采煤机、刮板输送机牵引啮合机构耦合设计开发,采煤机截割速度与刮板机链速的智能耦合控制。端头支护及顺槽设备快速协调推移。

3) 采煤机记忆截割,智能调高常态稳定运行与集控系统的通信和控制接口开放。“跟机移架”的采煤机定位与工作面监测信息融合与协调控制机制。工作面两端斜切进刀的无人自动控制,需要液压支架、刮板输送机和采煤机间的精准配合。需各设备厂家(采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、泵站控制系统、电液控制系统、供电系统、语音通信控制系统等)具备相应的传感器,并开放相应的通信接口、数据及远程控制权限。

总体结构框架如图1所示。

第一,细化发展规划。各科室对标国内本专科前沿技术,拟订发展项目,医院组织专家结合该专科的实际情况进行论证,最终确定个性化的发展规划和实施步骤。

  

图1 总体结构框架图

3 井下主要设备的控制技术

3.1 采煤机

3.1.1 采煤机自动化技术要求

1) 具备常规采煤机的基本就机控制功能,可以通过顺槽控制台远程启动。

2) 具备记忆截割功能,满足不同工作面的采煤工艺要求,记忆截割的示范刀可以修改。

3) 通过顺槽控制台可控制采煤机的牵引、调高和电动机的启动、停止。

1) 顺槽带式输送机控制系统(带式输送机用)具有输送带输送机控制及监测功能。

5) 采煤机通信稳定可靠,采用高速、稳定可靠的通信技术,抗干扰能力强,支持全功能远程操作控制及煤机运行状态的远程全面监视。

6) 具备故障诊断功能。

7) 系统各种保护或运行参数均可在顺槽控制台进行修改。

3.1.2 控制系统

采煤机启动前可以发出预警信号,采煤机具备就机操作、端头操作、离机遥控操作、应急近控操作等常规操作手段,并配置顺槽远端操作和自动化记忆截割运行等操作方式。采煤机监控分站具备采煤机急停(断电)功能,采煤机开放远程控制权限[3],通过远程操作台,在工作面视频系统的辅助下,操作采煤机运行,包括:摇臂滚筒升、降,加速、减速、牵停等动作。图2为采煤机控制系统框架图。

  

图2 采煤机控制系统框架图

3) 能接收来自综采自动化控制系统的远程控制指令,实现单台泵站的启停控制及闭锁功能。

企业金融会计风险方法的重要性。对企业的金融会计风险防范的力度要加强,当风险发生时,要及时的做好应对风险的工作,这也是能够确保企业在激烈的市场竞争中取得一席之地的重要举措。企业金融会计是会计体系中不可分割的一部分,在企业的可持续发展中起到了关键的作用,而且和企业的经济紧密相连。由于市场环境等各方面的变化,现在的企业金融会计的风险也是多种多样的,这就给企业的发展带来了诸多不利的影响,甚至会影响到企业的生存,这就要求企业在应对金融会计风险的时候能够结合自身的情况和发展的规划,做好风险的方法工作,这样才能够使企业稳定的发展下去并且提高自身的竞争优势,促进可持续发展。

2) 组合开关具有数据传输接口,数据传输方式和技术参数与3.5相同。

3.2 刮板输送机、转载机、破碎机

刮板输送机驱动部的减速器和电动机配备运行状态监控装置。其减速器测点包括润滑油油温、油位,电动机温度、轴承温度、流量、压力;可实现对减速器、电动机的运行状态的实时监测、监控,并实现数据上传。变频系统具有工况监测功能,主要监测并显示运行状态、电流、电压、频率、功率、转矩、故障信息等。变频系统提供一路 RS-485 接口(可接入线径范围为 8~12 mm 两芯通信电缆),采用 Modbus通信协议将相关数据进行传输。通信协议:Modbus-RTU(Slave)传输参数,通信速率为 9 600 bit/s,数据位 8 位,校验位为偶校验,停止位 1 位,站地址可设。三机变频动力电缆采用屏蔽电缆。 运输远程控制系统如图3所示。

  

图3 运输远程控制系统框架图

3.3 液压支架

1) 支架厂按照支架图纸提供电液控、综采自动化设备在液压支架上的安装位置(包括支架电液控制与自动化各设备的安装位置以及各种电源电缆及控制电缆的安装位置)。

2) SAC电液控系统和SAM自动化系统可实现液压支架工况监测与远程控制,见图4。

3.4 泵站控制系统

1) 泵站控制系统须具有远程控制接口,采用RS-485接口与综采自动化控制系统进行通信,通信速率为9 600 bit/s,数据为8位,校验位为偶校验,停止位为1位,站地址可设。其控制系统如图5所示。

  

图4 SAC系统-总体结构示意图

  

图5 泵站远程控制系统框架图

2) 采用RS-485通信接口实现与综采自动化控制系统的双向通信。

3.1.3 采煤机状态检测

4.规范组织生活。可以参照在职的党员组织生活的做法,逐步规范服务社党员的组织生活。譬如:组建党支部将退休职工党员编入的一个基层支部,坚持“三会一课”制度,既采取了学理论原文、读书读报等传统的学习方式,又采取了播放电教片、开展时势论坛、主题发言、集体政治生日会等形式多样的组织活动。

4) 能接收来自综采自动化控制系统的远程控制指令,实现多台泵站的联动启停控制及闭锁功能。

5) 实现对泵站系统的数据采集,乳化液泵站、喷雾泵站控制系统的相关数据(液位、油位、系统压力、故障保护状态、泵组油位、油压、油温等参数)、喷雾泵站系统的相关数据(液位、系统压力、故障保护状态、泵组油位、油压、油温等参数),通过RS-485通信接口上传到综采自动化系统。

2) 动力中心具有数据传输接口,数据传输方式和技术参数与3.5相同。

3.5 水处理、自动化配比系统

1) 自动化配比系统应具备数据传输的功能,传输数据主要包括乳化液浓度等。

2) 自动化配比系统具有数据传输接口,数据传输方式和技术参数如下:

物理层: RS-485

电动机有电流、温度的显示、报警和保护;可实时检测并显示采煤机的行走速度和定位采煤机位置,实时检测采煤机的俯、仰采角度及采煤机行走方向的工作面倾角[4];实时检测并显示采煤机液压系统状态,泵箱液压油的油位,冷却水流量、压力,油箱温度等。

调查发现[3],护理专业学生对相关法律知识的掌握程度较低,缺乏系统的法律知识培训。法律和制度是护理安全的保障,教师课前应学习相关法律法规,借鉴《中华人民共和国护士管理办法》《医疗事故处理条例》《护士管理条例》《护理核心制度》《护理差错标准及处理方法》《药品管理法》《中华人民共和国侵权责任法》等,摘选涉及的相关法律制度,结合现有临床案例内容,编制课程教案。

通信速率: 9 600 bit/s

数据位: 8

检验位: 偶检验

停止位: 1

协议: Modbus RTU

1.2.1 对照组 ①标本采集:新生儿出生72 h后,取血液样本(采血部位一般为足跟部内、外侧),并将其滴于采血滤纸上,使其自然晾干,实施密封保存与2~8 ℃冰箱内;②测定方法:根据原卫生部新生儿疾病筛查技术规范规定,采用时间分辨荧光免疫法筛查CH,应用荧光法筛查G6PD缺乏症,采取荧光免疫分析法筛查PKU,所有操作均严格相关标准来执行;③随访、治疗方法:手工记录筛查结果,并通过电话方式通知新生儿家属,对其进行随访,告知进行治疗等。

地址根据现场情况设定。

3.6 组合开关

1) 组合开关具有工况监测、显示与故障诊断功能。包括各回路电流、电压、过载、短路、漏电、功率、绝缘电阻、故障类别、故障查询、当前日期、时间、电网电压过高、过低保护[5],电网电压、负载电流等。

苹果树适合生长在土层深厚、土壤疏松且富含大量有机物的沙质土壤中,PH值以微酸性到中性为佳。苹果树喜爱阳光,合理的日照量可以有效促进苹果树的生长,提高苹果树产量和苹果质量,通常日照量在2000h以上/年为佳。地理位置不能使盐碱地,地势阴凉低洼处。因此,果园选址应该同时考虑地势、土壤、阳光三重因素,同时满足为最佳。

3.7 动力中心

1) 动力中心具有工况监测、显示与故障诊断功能。包括:二次侧电流、电压、过载、短路、漏电、功率、绝缘电阻[6];故障类别、故障查询;当前日期、时间、电网电压过高、过低保护,电网电压、负载电流等。

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3.8 带式输送机控制系统

4) 可以在顺槽控制台观察采煤机的完整工作数据,并将这些数据上传给主控计算机。

2) 具有实时监测数据传输功能,顺槽带式输送机控制系统可提供运行状态返回、故障返回、驱动器返回、油泵、风机运行状态、电动机温度、报警及故障信息等数据并可上传到工作面综采自动化控制系统。

3) 顺槽带式输送机控制系统(带式输送机用)采用RS-485接口与综采自动化控制系统进行通信,通信速率为9 600 bit/s,数据位为8位,校验位为偶校验,停止位为1位,站地址可设。

4) 带式输送机控制系统所带的保护系统应实现:顺槽输送带保护系统(带式输送机用)具有带式输送机保护及监测功能;具有实时监测数据传输功能,系统可提供输送带保护相关报警与故障信息,如堆煤、烟雾、纵撕、跑偏等并可上传到工作面综采自动化控制控制系统内;顺槽输送带保护系统(带式输送机用)采用RS-485接口与综采自动化控制系统进行通信,通信速率:9 600 bit/s,数据位为8位,校验位为偶校验,停止位为1位,站地址可设。

4 工作面语音通信控制系统

1) 工作面通信控制系统能对工作面刮板输送机、转载机及破碎机进行启停、闭锁控制。控制器系统可显示各检测点的输入数值、控制器自检信息、其他连锁设备运行状态及故障报警信息等。

Application of direct peptide reactivity assay on cosmetics 11 19

当前上海通过分散燃煤治理、节能减排和增加天然气供应能力等手段,全市能源结构优化取得显著成效,且已到达阶段性顶峰,下一步优化难度不断加大。煤炭层面,进一步的减量化需要产业结构和电源结构的重大调整。削减分散燃煤工作已于2017年基本完成,上海煤炭消费集中在发电、钢铁、化工三大产业,煤炭消费减量要“啃硬骨头”。天然气层面,需求增长后劲疲软。居民用气已基本实现全面天然气化,新的需求增长需要在发电和交通领域开辟。可再生能源层面,可利用的资源有限且瓶颈颇多,未来大规模推广亟待重大创新技术手段突破。

2) 急停闭锁。按下闭锁后,强制切断控制输出。

3) 闭锁位置显示。以汉字(非拼音字符)和动态图形的方式显示。

4) 控制方式。带有集控、就地、检修、点动等方式[7]

5) 控制器具有远程控制接口,提供一路电缆引入接口,尺寸为10~15 mm,通过RS-485接口连接,采用标准Modbus RTU协议通信(通信速率:9 600 bit/s,数据位为8,停止位为1,校验为偶校验,地址可设定),接收综采自动化控制系统主控计算机发出的控制指令,实现对刮板运输机、转载机、破碎机的集中起停控制。

6) 工作面通信控制系统能实现地面调度中心对井下工作面的喊话功能,见图6。

5 智能化关键技术应用分析

1) 同煤集团塔山煤矿以打造综放智能化工作面为总体目标,采用全新SAM2.0自动控制系统平台架构,从硬件与软件两方面进行升级,同时可兼容与扩展未来自动化高级功能,制定工作面智能化采煤工艺和放煤工艺,以采煤机智能割煤、液压支架自动推溜拉架、智能记忆放顶煤及可视化远程监控为根本,以Longwall Mind控制软件为主导,实现在地面监控中心对综采设备“一键”启停控制和远程干预操控功能。

1.1 对象 在2012年4月期间,采取多阶段分层整群随机抽样法,抽取周口市10县(市、区)2 400名1~19岁人群开展血清流行病学调查,标本的年龄、性别、城乡分布具有良好的代表性。

这并非痴人妄语,也不是危言耸听。历代许多研易者提出,《易经》64卦排序可能存在问题。他们大多只是怀疑有问题,但苦于摸不清存在问题的原因,找不到解决问题的路径,更提不出解决问题的办法。有的悲观者竟然把解决问题的希望寄托于未来“出土考古的发现”。现代有的研究者认为自己的研究成果解决了《易经》64卦序存在的问题,揭示了64卦序排序的奥密,但这也许是《易经》研究历史长河史中激起的一朵浪花!

  

图6 通信控制系统框架图

2) 对采煤机、液压支架、工作面运输情况、泵站系统、带式输送机系统、转载自移系统实现工况监测与远程控制功能[8],监控中心2人远程干预,达到工作面协调、高效开采[9],从而实现工作面智能化作业,无人安全高效开采,系统配置达到国际领先水平。

6 结论

综采放顶煤工作面智能控制技术是通过最新的自动控制技术和综采设备相结合,加上信息通信和计算机技术等实现综采放顶煤工作面各设备的联合动作,实现了煤炭开采自动化,可以减轻综采工作面员工工作强度,改善工作环境,提高生产效率和安全水平。综上所述,这是实现综采高产、高效、安全的新型采煤工艺,是煤矿生产发展的新方向。

参考文献

[1] 钟华.煤矿综采自动化系统工程的探讨[J].数字技术与应用,2012(5):11.

[2] 王凯.基于刮板输送机负载预测的采煤机调速技术研究[D].徐州:中国矿业大学,2015.

[3] 张岩军.采煤机远程控制系统研究与分析[J].制造业自动化,2012,34(12):100-101.

[4] 梁博.电牵引滚筒采煤机姿态控制研究[D].西安:西安科技大学,2013.

[5] 陈江,赵乐群.KJZ系列矿用组合开关的控制保护技术应用研究[C].北京:煤炭科学技术大会文集,2011.

[6] 杨兴瑶.低压电器、控制线路和网络通信[M].北京:中国电力出版社,2006.

[7] 贾国栋.带式输送机集中控制系统改造[J].机械管理开发,2016(5):71-73.

[8] 符大利.国产综采装备无人化开采技术在黄陵矿业的创新应用[J].河南科技,2014(18):19-20.

[9] 黄曾华.煤矿综采工作面视频系统的应用研究[J].煤矿机电,2013(4):1-5.

作者简介:张彩峰(1979—),男,工程师。毕业于太原理工大学采矿工程专业,现从事机电技术管理工作。

 
张彩峰
《煤矿机电》 2018年第02期
《煤矿机电》2018年第02期文献

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