综采工作面采煤机自动化控制技术研究

综采工作面采煤机自动化控制技术研究

杜跃

神东煤炭集团补连塔煤矿综采一队，内蒙古鄂尔多斯017200

摘要：综采工作面自动化采煤主要是为减轻人工强度，保障工人的身体健康。采煤工作面采煤机实现自动化技术，主要实现割煤时的自动化，液压支架的移动能够自我实现，“三机”联动和安全控制能够互联互通，自我切换，自我保障。自动化并不是独立存在的，而是相互协调运转，统一控制，有机的结合快速采煤运行机械化。在信息技术不断发展的当下，想要切实的保障源煤矿良好发展，就应该配备完善的机械设备，积极的促进自动化技术的融入，真正的实现矿井高产的目的。文中对综采工作面采煤机自动化控制技术进行了分析。

关键词：采煤机；自动化；定位定资；远程监控

1研究背景

煤炭工业安全健康可持续发展离不开煤矿自动化与信息化，自动化与信息化在煤矿安全生产中发挥着重要作用，是煤矿安全生产的重要保障。近几年，不管是国家的政策导向，还是行业自身的发展需求，都在积极鼓励和探索应用煤矿自动化技术，促进了煤矿自动化水平的不断提高。

国内外的煤矿机械装备供应商、科研单位和煤矿用户对综采工作面自动化控制技术进行了积极的研究和探索，在采煤机位置三维检测、综采工作面设备自动找直、综采工作面通信技术等一些关键技术上取得了系列成果。目前，国内在液压支架、采煤机、“三机”等关键设备的控制系统取得了一定的成绩。采煤机具备了记忆截煤功能，支架电液控制系统、泵站智能控制系统、“三机”控制系统已经实现国产化，基本达到了国外同类技术水平。

2综采自动化采煤技术的实现意义

煤炭开采技术直接影响着整个矿区的实际生产质量以及整个矿区的发展前景。在我国煤炭资源日渐紧缺的当下，高效的煤炭资源开采，能够切实的避免煤炭资源的浪费，切实的保障整个矿区的实际安全。煤矿开采工作属于危险性极大的行业，在我国工业控制自动化技术不断发展、网络技术、科技技术不断发展的当下，电气自动化和自动化控制系统也日渐广泛的使用。积极的运用自动化控制系统和现代科技技术，可以及时的结合矿区井下实际的环境，确保井下开采工作的安全。及时的杜绝安全风险的存在，在减少井下人员工作时间的同时，强化井下工作人员自身的安全，确保井下工作的长治久安。

3综采自动化采煤技术的现状

当前世界上最为先进的采煤工艺便是综采自动化采煤技术，作为自动化综采技术，便是集合了“破、装、运、支、处”等多个生产环节，并全部的开展了自动化运行，并且在生产的各个环节当中都开展了机械化生产，切实的减少了中间人为环节的参与，切实的在增强劳动效率。但是，在“破、装、运、支、处”等多个生产环节当中，都需要人为的进行自动化机械操控，尤其是自动化机械设备控制环节中，更加需要人为的进行生产控制主导。人为综采自动化采煤技术控制与操控，往往会造成一定程度上的安全问题，并且与煤矿安全生产的相关内容相悖。但是就综采技术设备控制的内容，当前还并没有一个完善的行业标准，很多国家针对综采技术设备控制系统管理的标准也不尽相同，所以当前采煤工作必须要进一步的强化综采工作自动控制的理论和实际应用效率。

4综采工作面采煤机自动化控制技术

4.1自动控制截割技术

目前绝大多数矿井都是使用采煤机在综采工作面进行记忆切割。首先，由采煤机械师控制采煤机沿切眼面割上一刀，这一刀是示范刀，控制系统就会录入该割煤位置、高度、截深等信息，并保存在控制中心。在割煤的时候，通过控制中心安装的行程记录仪收集采集示范刀流程，识别煤岩交界面，遇煤则进行切割，若为岩石则停止切割或者转变位置，在视频监控下对实时工况作出相应反应，修正采煤速度、循环刀数等相关参数。

4.2采煤机自动定位定资控制

4.2.1自动定位控制

自动定位控制是为了准确定位采煤机截割位置，在采煤机上安装红外线发射器，通过红外定位，监测采煤机滚筒运行位置，控制采煤机割煤。另外液压支架上被装有红外接收仪器，随着采煤的前进，发射器上发射的红外线通过接受器接受。

4.2.2自动定资控制

采煤机在割煤时的定姿技术主要是对采煤机运行方向、加速、减速、启动、停止等进行控制，硬件主要控制采煤机滚筒、摇臂、截割电机、行走部等，硬件和软件共同作用，才使得采煤机实现自动定资控制。

1）硬件

主要控制箱便是PLC，PLC控制器可以控制采煤机运转和快慢，当然在控制的时候相关传感器也发挥着不可轻视的作用。具体是采煤机在采煤时的具体状况，是传感器收集数据、信息，信息反馈到控制中心，中心通过PLC控制器发出指令，调整采煤机滚动高度、割煤深度等。PLC控制器有接口与集中主控相连，实时采集的采煤信息通过顺槽、大巷传输到井下控制中心的主控制器上。

2）软件

在井下传感器收集到的信息，输入到集控软件上，软件识别采煤机是否按照煤厚、煤层起伏运行，做出判断，进而发出相应控制命令。集控软件主页面上会显示实时在线数据，这样有利于控制操作人员读取和辨别。

4.3地面远程视频监控

井下作业环境恶劣、地质条件复杂多变，更好地了解井下具体情况，为自动采煤提供准确的数据，在采煤工作面安装了矿用视频监控系统。

4.3.1追踪切换监控技术

采煤机在自动化开采中，利用有序自动化开采技术进行截割工作面，采煤机割煤工况被追踪监控系统实时跟进。被装在液压支架摄像仪随时监控采煤机动态，采煤机割煤被完全掌控着，为了高效监控与自动化调控，视频监控系统采用切换技术，有利于视频监控系统不至于存储不够而卡死。

4.3.2视频跟踪调换

综采工作面空间有限，煤尘严重，可视化不强，为清晰拍摄工作面采煤机运转情况，采用无线技术与有线技术相结合的手段采集采煤机工况，通讯器将采集到的信息迅速传到自动控制中心，为控制软件跟随采煤机实现切换监控。不断切换采煤机定位、采煤机速度、滚筒高度等，跟机控制系统的切换视频无死角的显示工作面概况。采煤机和液压支架上的摄像仪采集采煤工作面信息，采集到的信息通过分别建立与无线交换机的连接实现远程输送信息。红外定位是实现采煤机定位的手段，定位装置接收到采煤机位置，会把信息传输到集中控制系统，在切换功能作用下，视频软件就会随着采煤机变化而显示出来。

4.3.3瓦斯监控

瓦斯在煤矿生产中是一重大危险源，采煤工程中为避免发生瓦斯保障，对于采煤机自动化采煤也设计了瓦斯监控。工作面上隅角最为容易积聚瓦斯，所以在综采工作面上隅角布设了瓦斯监测站。根据瓦斯监测站检测到的瓦斯浓度，自动控制系统进行识别，瓦斯浓度若在在安全范围内，采煤机以正常的速度进行割煤，一旦瓦斯浓度高于限定值，采煤机立即停止割煤，自动控制系统警报响起，视频监控界面提示请先处理瓦斯，现在不利于割煤动作。另外，自动控制系统通过瓦斯监控收集到的瓦斯浓度，不断调整采煤机运行速度，例如瓦斯稍大，则采煤机速度相应就会减小。

5结束语

总之，从采煤机记忆切割路线、控制中心预设轨迹、采煤机自动定位定资以及监控系统几个方面研究，通过工业性实践，说明采煤机自动化控制技术具有可利用性。在集控中心控制下，采煤机能够识别煤层厚度、煤层起伏变化、工作面瓦斯情况。综采工作面采煤机在控制系统操作下，自动割煤，不仅降低了原煤含矸率，还有利于工作面生产安全。

参考文献

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