综采自动化工作面集控系统分析

综采自动化工作面集控系统分析

煤炭能源至今在社会工业生产中仍旧占有重要地位，因此推动了矿山开采行业的发展，煤矿开采自动化也备受设备及矿工企业的关注。本文针对常州联力自动化科技有限公司设计开发的综采自动化工作面集控系统进行阐述子系统的硬件配套、电气架构设计，并对其在神东公司锦界煤矿运用成果进行介绍。

标签：矿山；自动化；工作面集控系统

进入21世纪后以自动化、智能化、大数据、云存储等热词成为新工业时代的代名词，对于矿山生产企业来说“安全为天”的理念深入煤矿人心中，进而对新时代的矿山开采提出更高的要求，“无人则安”的理念在此条件下应运而生，由常州联力自动化科技有限公司研发设计的综采自动化工作面集控系統面向神东矿区使用，将井下工人的劳动强度大大降低，实现减员增效目的。

工作面集控系统有采煤机电控系统、液压支架电液控系统、三机电控系统、泵站电控系统、自移机尾控制系统、供电控制系统、工作面通讯闭锁系统、视频监控系统、顺槽胶带控制系统、无线遥控系统及数据中心、控制中心组成的“十个系统、两个中心”。

1综采自动化工作面集控子系统介绍

自动化割煤是高端采煤机、自动化工作面控制系统需要突破的关键技术，核心在于摇臂的自动调高，根据采煤机实际情况自动调节左右滚筒的高度，前滚筒割顶煤、后滚筒割底煤，保证良好的工程质量。自动化割煤分为：记忆割煤、预测采高割煤、基于煤岩识别割煤。采煤机记忆割煤基本原理是由人工操作割示范刀，人工识别出煤岩界线，采煤机记忆其在工作面每个位置对应的顶板、底板高度，获得工作面轮廓线，然后根据记忆数据，不断重复执行割煤工作。工作面在示教后采高卧底数据会不断变化，而且无法准确预测，在采煤机执行示范刀进行自动割煤后，需要人员根据实际情况随时进行人工干预、修正，干预后的数据再做存储、记忆，下一个循环时重复执行。

液压支架和采煤机进行联机动作，支架控制器和采煤机控制器通过无线网络连接，实时获取采煤机位置、速度、牵引方向、俯仰角、摇摆姿态及摇臂角度、采高、卧底等状态信息，实现自动跟机、拉架、推遛、自动收打护帮板、实现了包括三角区在内的全工作面区域自动化跟机。

采煤机和运输机构成双闭环控制系统，根据变频三机的转矩电流、采煤机的牵引速度、牵引电流、截割电流、采煤机的位置，计算出运输机的负荷率，根据负荷率调节运输机速度，负荷率高且速度较快时，降低采煤机的速度。采煤机的速度控制形成与截割电流反馈的闭环，以及运输机负荷率反馈的闭环，双闭环控制策略。

工作面及沿线顺槽布置有无线总结接入分站，在无线控制模式下，通过遥控器可在工作面任何位置对任何设备进行操作，包括对设备供电系统操作、工作面三机、煤机、支架、顺槽胶带机等设备操作。在实际生产过程中、人员在井下马蒂尔控制室通过视频监控可将机头马蒂尔司机、机头看大块煤人员、集控室操作员三岗位合并，实现“三岗合一”有效实现对人员集控优化。

数据中心将运行数据存储分析，生成设备运行报表，通过大数据提炼分析，可对设备运行状况进行预先诊断，实现故障事先预警、将问题故障处理时间极大缩短，给设备维护保养带来便利。

2现场试验

神东煤炭集团锦界煤矿综采一队工作面的采煤机、液压支架、泵站、三机（刮板机、转载机、破碎机）、自移机尾、工作面通信闭锁装置、供配电装置均实现了自动化控制，并通过工作面集控系统集中管理，实现了工作面所有生产设备的一键启停、联锁/互锁、自动化运行。

从2017年1月1日开始，锦界煤矿31111工作面实现全生产班自动化，仅在第1刀时手动割煤做示范刀，之后全部采用自动化割煤，在包含三角区在内的全工作面区域实现了自动化割煤。

通过两年的应用实践，神东锦界煤矿综采一对有原来的78人减至28人，人均效率大大提升，实现减员增效目的。

3结论

（1）工作面集控系统中“十个系统、两个中心”是基于自动化控制理论，对现代矿井的综合应用成功案例。

（2）在锦界煤矿31112工作面集控系统实现了工作面包括三角区在内的全工作面区域自动化，通过遥控系统直接对工作面设备进行启停、调速控制，结果验证了此系统算法及实现方法应用方便，计算准确、可靠，完全适应工程实际情况。

（3）综采自动化工作面集控系统是人们对矿山生产数字化、智能化、信息化、自动化的发展需求，是实现减员增效的必经途径，是实现井下“无人则安”的前提基础。

参考文献：

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