青龙寺煤矿综采可编程割煤与自动跟机移架推溜实践应用及协同智能控制研究

青龙寺煤矿综采可编程割煤与自动跟机移架推溜实践应用及协同智能控制研究

乔永航

国能榆林能源有限公司青龙寺煤矿

陕西省榆林市719000

摘要：根据中央八部委联合下发的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》、国家能源集团公司下发的《国家能源集团关于加快煤矿智能化建设的实施意见》以及榆林能源公司下发了《榆林神华能源有限责任公司智能化建设实施方案》要求，按照文件指示，构建“自主移架+记忆割煤+跟机干预+集控”的采煤模式，实现工作面5人生产作业目标，使现有综采工作面达到集团公司智能采煤初级标准，改善员工作业环境，提高幸福指数。

此次研究主要是可编程割煤与自动跟机移架推溜实践应用及协同智能控制，希望能够对相关人员起到参考性价值。

关键词：可编程割煤；自动跟机移架推溜；协同控制；减人增效。

1、国内外研究现状和发展趋势

1.1国内现状

国家高度重视信息化技术发展工作，大力推进信息化与工业化深度融合，促进传统产业转型升级。近年来，党中央、国务院及国家部委出台了系列相关政策，如《国家信息化发展战略纲要》、《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》、《促进大数据发展行动纲要》等，鼓励信息化发展，推动数字化转型，拓展“智能+”，深化大数据、人工智能等研发应用；国家“十三五”规划已将“加快推进煤炭无人化开采”列为国家重大工程项目。

智能矿山建设成为煤炭行业高质量发展的新动能，在政产双轮驱动下，煤矿智能化遇到了良好的发展机遇，数字化、网络化、智能化成为发展趋势，无人化成为发展目标。

1.2国外现状

美国ModularMiningSystems公司研发了MineCare智慧矿山系统，其中“智慧矿山”建立了适用于矿山装备的数据中台，集中使用了物联网接入技术，大数据存储、分析、处理技术，主要具有“实景地图试图模式”、“设备实时的、可视化健康追踪”、“精细到零部件级别的故障侦测和预警”等功能，满足矿山优化运营的业务需求。

澳大利亚最早利用长壁自动化控制(LASC)技术，采用军用高精度光纤陀螺仪和定制的定位导航算法获知采煤机的三维坐标，实现工作面自动找直等智能化控制。

最近几年，全球智能矿山领域持续保持活跃的创新发展态势，一些企业积极探索工业技术转型解决方案，为煤矿智能化建设路径和科技研究趋势提供了借鉴。

2、青龙寺煤矿综采可编程割煤与自动跟机移架推溜实践应用及协同智能控制研究

2.1采煤机可编程控制割煤技术的应用

对现有综采工作面采煤机加装角度传感器、编码器、俯仰摇摆传感器等部件，并升级采煤机和JOS程序，实现采煤机与支架联动，通过离线编辑器 Golp 编写多自动化程序的制定，无需记忆学习即可通入自动化生产。同时可根据工作面实际情况实时调整 ASA 的顺序表程序以及工作面轮廓曲线等，无需停机，确保自动化生产高产高效。

2.2液压支架自主跟机移架及自动成组推溜实践应用

在工作面支架上增视频监控系统，实现支架、煤机全视角监控，通过摄像仪AI智能分析，实现工作面智能感知；升级电液控程序，实现自主移架、成组跟机推溜，减少工作面作业人员；增加支架立柱压力传感器，顶梁、连杆、底座倾角传感器，采高传感器实现支架姿态自检测。

2.3“三机”设备运行参数监测监控及自动张紧技术应用

增设“三机”电机减速器温度、油位、油压、水流量等传感器、电气控制系统及自动张紧控制系统，实现集控中心根据设置的阈值对超限数据进行报警，刮板运输机自动张紧功能。主机实时监测伸缩油缸的压力和行程，可以根据现场的工作条件对伸缩时间、稳压时间、压力阈值、行程阈值等控制参数进行设置，实现伸缩油缸的自动和手动控制。优化运输机系统防止过载，保证设备安全生产长周期运行。

2.4研究综采工作面运输机煤溜过载自动检测与调试控制

建设一套煤流自适应调速系统，应用于综采工作面刮板机过载提示和采煤机、刮板机自动调速控制；当刮板机过载时，煤流自适应调速系统控制采煤机减速百分比调速，自动降低采煤机运行速度；当采煤机割煤量降低时，自动调整刮板机速度，实现双向调速。并且可以切换抑制速度和不抑制速度两种模式运行，便于在检修模式下自由运行采煤机。

2.5超前支架、自移机尾远程控制应用

在原有机械操作基础上加装电液控系统，并升级改造匹配综合接入器、红外接收器、遥控器、摄像仪等装置，实现遥控控制和远程控制。可通过接收装置接入电液控制系统并实施控制，同时显示控制系统状态。通过集控中心组态、云台摄像仪最终实现在集控中心远距离控制。

3、青龙寺煤矿综采可编程割煤与自动跟机移架推溜实践应用及协同智能控制实现成果

3.1可编程割煤实现成果

采煤机实现工作面记忆割煤功能，机身倾角摇臂摆角传感器分辨率不大于0.1°，滚筒高度测量精度士50mm，滚筒控制精度土100mm；位置监测300m工作面，精度±5mm。里程计精度>4cm/100m。集控中心可实时监测采煤机状态，减少故障影响时间，提高设备开机率，记忆率达到85%。300米工作面单刀割煤时间34分钟，中部牵引截割速度达15m/min，煤机司机劳动强度减少40%，大大提高工作效率。

3.2自动跟机移架推溜实现成果

通过完善液压支架软件和硬件，实现液压支架自主移架，具备自动跟机控制，实现传感器感知和时间控制互控。根据工作面顶板状况可以选择顺序移架、插花移架，快速移架多种程序移架方式，顺序移架速度达到12m/min，快速移架达到15m/min，平均自动化跟机率达到93%，实现减少支架工1人/班，推溜工1人/班，目前1个支架工完成工作面支护调直工作，劳动强度减少50%，达到精简人员，提高工作效率。

3.3三机电液控及自动张紧实现成果

通过升级改造运输机张紧系统电液控制装置、伸缩机尾控制系统、电气监控系统等，实现三机电机及减速器在线监测，减少生产时专人巡检设备。自动张紧装置优化了运输机运行状态，减少过载，杜绝匮链事故，同时提高设备使用寿命。

3.4煤流自适应调速实现成果

煤流自适应系统采用 ModbusRTU远程测控终端与采煤机系统JOS CCU通信，无奇偶校验进行通信。根据运输机电机上的负载调整采煤机的速度，实现刮板机过载提示和采煤机、刮板机自动调速控制，实现节能减排。

3.5超前支架、自移机尾远程控制实现成果

遥控式SAC液压支架电控系统在原有功能的基础上，增加了无线遥控操作功能，实现对液压支架的遥控操作。机头、机尾超前支架、自移机尾控制器接入综合接入器通过工作面环网进入综采集控中心，配合视频监控系统和组态控制软件实现远程控制，为综采控制台司机、机头岗位工、自移机尾司机“三岗合一”奠定基础。

4、结束语

综上所述，青龙寺煤矿智能化采煤建设，以集团煤矿智能化建设分级分类标准体系为指导，采用先进的装备与技术，实现机械化换人、智能化减人；打造高效协同管控典范，实现自动化系统的有机集成、数据共享、联动控制。将传统采煤业务与智能化系统进行重构与融合，提升采煤智能化水平，同时优化综采设备操作规程与风险评估、安全管理要素，以此确保生产的安全性与稳定性。通过升级改造，减少了工作面作业人数、降低了员工劳动强度，提高了作业现场安全系数、增强了员工幸福指数，进而提升企业社会形象。

参考文献

[1]国家能源局、国家矿山安全监察局关于印发《煤矿智能化建设指南（2021年版）》。

[2]国家能源集团煤矿智能化建设指南2022版，煤炭运输部  煤矿智能化办公室。

[3]《陕西省煤矿智能化建设指南（试行）版》。