综采自动化系统技术方案【20140429】

北京天地玛珂电液控制系统有限公司
12
2
国内外综采自动化发展现状 4
阳煤集团新元矿自动化工作面（1.7-3.5m中厚煤层）
实现在顺槽监控中心对综采设备的自动化和远程干预 控制，实现远程自动配液、远程供液、泵站无人值守。 最好效果：采煤机记忆割煤（速度与瓦斯浓度关联）+ 支架全工作面跟机+监控中心远程干预+工作面视频；
综采工作面自动化系统 技术交流
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
1
前 言
北京天地玛珂电液控制系统有限公司（简称天玛公司）自成立 之日起，就将“致力煤矿综采自动化，保安全、促高效”作为公 司的使命，一直致力于提高中国煤矿综采自动化水平、改善煤矿 回采生产安全条件、降低煤矿工人的劳动强度、提高生产效率， 为实现综采工作面的自动化而不懈努力
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
6
1
项目立项必要性
② 高产高效生产的需要 煤矿开采过程复杂，各设备作业条件复杂，动作多，且对动 作顺序、准确性、响应速度等要求高。现有装备控制方式分散 、可靠性低，不能实现快速、准确的配合，无法充分发挥设备 性能，开采效率低。而且，现有装备获取的围岩、环境参数不 够全面，操作以人为经验判断为主，容易发生设备损坏、安全 隐患和增加煤炭损失等问题。
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
19
2
国内外综采自动化发展现状 4 工作面综采自动化 采煤工艺：双向、单向割煤相结合
液压支架：护帮有，但都处于“收”状态。 成组推溜、成组（3架一组）降、移、升 跟机喷雾 采煤机：工人手持遥控器进行跟机作业，速度维持在15-18米/ 分钟，空刀时能达到30米/分钟及更快。 15-16刀煤/每班。 工作面人员： 采煤机司机：1 液压支架操作工：1人 顺槽：1人 其余：2人 北京天地玛珂电液控制系统有限公司
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
2
国内外综采自动化发展现状
国家863重点科研项目 以智能系统的感知功能、控制功能、执行功能为研究对象，创新点如下： (1)围岩耦合感知技术 首次在液压支架一级护帮上安装行程传感器和压力传感器，进行护帮板对煤 壁的支撑压力实时检测和控制，实现了对工作面煤壁的有效支撑； (2)防碰撞感知技术 首次采用接近传感器进行液压支架三级护帮板收回感知，将三级护帮板收回 的状态信息通过总控网络传送给顺槽隔爆服务器进行分析，决策采煤机是否 进行闭锁控制，从而实现采煤机和液压支架防碰撞控制； (3)刮板运输机在线故障诊断技术 首创滑油铁相谱分析技术用于减速器故障在线诊断，实现刮板运输机可靠性 的大幅提高； （4）快速移架控制技术 采用直驱式快速移架控制技术，解决大采高高工作阻力下的液压支架的快速 移架问题，简化了控制环节，使系统可靠性更高；
煤矿简介
“一矿一井一面” 年产850万吨； 人员400余人。
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
18
2
国内外综采自动化发展现状 3
工作面基本信息
工作面基本情况： 工作面长度：300米 工作面采高：3-4米
硬顶、硬底，无倾角，工作面条件很好。
工作面综采设备基本情况： 液压支架及电液控制系统：DBT 采煤机：JOY 运输设备及控制系统：DBT 泵站：KAMAT 语音系统：Compact 工作面超前支护：无
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
25
3
项目定位
采用拟人手法，把人的视觉、听觉延伸到工
少人化
作面，将工人从工作面解放到监控中心，实 现在监控中心对设备的远程操控，达到工作 面少人化开采的目的。
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
26
3
项目定位
综合应用控制、以太网、无线、视频、音频、通信、液压等 技术于综采工作面。实现在采煤生产过程中 以采煤机记忆割煤为主，人工远程干预为辅； 以液压支架跟随采煤机自动动作为主，人工远程干预为辅； 以综采运输设备集中自动化控制为主，就地控制为辅； 以综采设备智能感知为主，视频监控为辅； 即“以工作面自动控制为主，监控中心远程干预控制为辅” 的工作自动化生产模式，实现“无人跟机作业，有人安全值 守”的开采理念，尽可能减少工作面操作工人数量。
31
4
技术方案 3 系统架构
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
32
4
技术方案 3 系统架构
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
33
4
技术方案 4 系统组成
1 2 3
第一层：单机设备自动化、智能化
第二层：顺槽监控中心
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
23
3
项目定位
智能化
综采工作面
少人化
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
24
3
项目定位
依靠自主创新，突破综采工作面恶劣环境下 信息安全传输、煤岩识别、工作面直线度控 制、综采设备姿态定位、安全感知、视频监 控、远程控制等多种技术，形成一套集检测、
智能化
控制，视频、音频、通讯于一体的综采工作 面智能控制装置，确保综采设备连续、协调、 高效、安全运行，实现工作面生产过程智能 化、管理信息化。
煤)+监控中心远程干预+工作面视频+工作面综采设备“一键”启停；
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
2
国内外综采自动化发展现状 1
煤矿位置
离SteamBoat 城（滑雪胜地） 20英里，所以命 名为二十英里矿。
Twentymile mine： 二十英里矿
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
17
2
国内外综采自动化发展现状 2
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
9ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
国内外综采自动化发展现状 1
神华集团榆家梁煤矿的44305自动化工作面（1.7m薄煤层）
进口设备，实现了远程操作的跟机自动化作业，采煤机 机载视频，记忆割煤，试验了振动方式的煤岩识别方法 和无线接力通信方法。 最高级功能：采煤机记忆割煤（滚筒视频）+支架全工作 面跟机+端头集控台远程干预； 最好效果：工作面自动化割一两刀煤，工作面无人。
20
2
国内外综采自动化发展现状 5 经验总结 1、安全。意识非常强。下井前培训、专员陪同等。 2、高效。采煤机割煤速度快、工作面没有超前支护， 大大提高工作面推进速度。 3、实用。设备投入简单，追求高可靠性和实用。 4、自动化程度高。追求单机设备自动化，各设备各 司其职。
良好工作面条件
+
高可靠性、高自 动化设备
兖陕西集团红柳林煤矿15205大采高工作面（3.25-7.2m厚煤层） 6
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
2
国内外综采自动化发展现状
兖陕煤集团黄陵一矿S8310自动化工作面（11.5-2.4m中厚煤层） 7
国产设备。实现在顺槽监控中心对综采设备的自动化和远程干预控
制。
最好效果：常态化 采煤机记忆割煤+支架全工作面跟机(含三角
SAC
综采自动化
战略升级
4
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
汇报提纲
1 2 3 4
项目立项必要性 国内外综采自动化发展现状 技术方案 我们的优势
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
5
1
项目立项必要性 ① 安全生产的迫切要求 煤矿井下综采工作面是一个高危险的生产环境。 空间局限，温度高、湿度大、煤灰重、大功率设备多 、且工况复杂。工人在工作面近距离操作，噪音、粉 尘等对会工人身体健康带来损害，迫切需要将工人从 高危的生产环境解放出来。
综采装备 = 液压支架 + 采煤机 + 输送设备 + ······
低层次机械上的配套 配合差 自动化水平低 · · · · · · 只有通过自动化、智能化技术和手段将综采装 备高度整合起来，形成高度统一智能化综采成 套装备。
7
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
1
项目立项必要性
③ 国家、行业需求 《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》优 先主题提出 “重点研究开发煤炭高效开采技术及配套装备。” 《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》在“节能环保 ”“高效节能” “采矿及电力行业高效节能技术与装备” 指出：“……无人工作面智能化采煤技术…… ”。 《 煤炭工业发展“十二五”规划》明确提出：“大力推广 年产600万吨采煤工作面……成套技术与装备，提高煤矿装备 现代化、系统自动化、管理信息化水平……重点开展年产千万 吨级综采成套装备…… 。” 《 煤炭工业发展“十二五”规划》提出：“开展技术攻关 。……支持煤矿无人工作面开采技术研究与示范工程建设， ……”。 北京天地玛珂电液控制系统有限公司
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
2
国内外综采自动化发展现状 3
峰峰集团薛村矿94702自动化工作面（0.7-1.3m薄煤层）
通过技术手段，将工人从工作面解放到顺槽监控中心， 实现在顺槽监控中心对综采设备的自动化和远程干预 控制，属于重大技术创新。 最高级功能：采煤机记忆割煤+支架中部跟机+监控中 心远程干预+工作面视频； 最好效果：采煤机记忆割煤+支架中部跟机+液压支架、 采煤机远程干预控制； 正常生产：工作面视频+采煤机远程控制1人+支架远程 控制1人。
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
3
前 言
2009年，公司组织专门研发团队进行综采自动化控制系统的 研究与开发。 2011年，第一套综采自动化控制系统在平朔集团井工一矿成 功应用。 目前，冀中能源峰峰集团、邯矿集团、山西焦煤汾西集团、 陕煤集团、同煤集团、兖矿集团、宁煤集团、神东公司等煤 炭企业正在积极推动和使用综采自动化系统。
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
2
前 言
2001年，第一套引进德国marco公司PM31液压支架电液控制系 统，应用于兖州兴隆庄煤矿。 2008年，第一套完全自主知识产权液压支架电液控制系统，
SAC
(Shield Automatic Control）成功应用于神华
宁煤集团石沟驿煤矿，国产电液控首次首套应用，具有里程 碑意义。 2011年，在中国， SAC型液压支架电液控制系统占领54%的市 场，占国产电液控制系统70%市场。 至今，天玛公司完成了SAC型液压支架电液控制系统对进口系 统的成功替代，打破了国外垄断，并取得了近140套销售的良 好业绩，形成年产60套电液控制系统的生产能力。
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
2
国内外综采自动化发展现状 2
兖矿集团杨村煤矿的4602自动化工作面（0.7-1.3m薄煤层）
国产设备。在顶底板条件好的情况下， 实现支架跟随采煤机的自动化移架、推 溜等作业，实现了分段遥控功能，属于 一项技术创新。 最高级功能：采煤机远程遥控（分段控 制）+支架远程控制（分段控制）,分段 控制为1人/30架； 最好效果：同功能，工作面分段控制； 正常生产：同功能，工作面分段控制。
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
27
4
技术方案
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
28
3
技术方案
1 2 3 4 5 6 设计目标 系统功能 系统架构 系统组成 安全策略 系统特点
29
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
3
技术方案 1 设计目标
提供综采工作面自动化成套解决方案
提高工作面安全性
目 标
大大降低工人劳动强度
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
13
2
国内外综采自动化发展现状
兖宁煤集团梅花井煤矿1102206自动化工作面（1.2-2.8m中厚煤层） 5
国产设备。实现在顺槽监控中心对综采设备的自动化和远程干预控
制。
最好效果：采煤机记忆割煤+支架全工作面跟机(含三角煤)+监控中
心远程干预+工作面视频+工作面综采设备“一键”启停；
8
1
项目立项必要性
④ 矿井安全生产的需求 打造“集约化、智能化、人性化、本质安全、绿色和谐” 矿区，转变煤炭工业发展方式，引领煤炭工业健康发展方向。 自动化开采开辟一条最佳的技术途径。
宁煤集团 神东公司 陕煤 集团 同煤 集团 中煤 平朔
汾西 峰峰集团 阳泉 兖矿 平煤 国投新集
6.28 口 孜 东 ： 全 矿 井 自动化工作面
+
工人良好素质和 管理理念
=
850万吨/年，0事故
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
21
3
项目定位
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
22
3
项目定位
转载机 运输机
破碎机
胶带运输机 采煤机
天玛电液 天玛电液
支架
组合开关
泵站
安全 高效 协调 连续
采煤智能化、生产自动化、管理信息化、工作面数字化、操作少人化
将工作面生产操作工人减少,达到减员增效目 标，提高人均工效。
北京天地玛珂电液控制系统有限公司
30
4
技术方案 2 系统功能
1 2 3
实现工作面单机设备自动化、智能化控制
实现在顺槽监控中心对工作面设备的集中 自动化控制 实现在地面调度指挥中心对综采工作面设 备的“一键”起停
北京天地玛珂电液控制系统有限公司