綜采工作面采煤機記憶割煤技術的實現(xiàn)

1、綜采工作面采煤機記憶割煤技術的實現(xiàn)摘要:采煤機是我國礦山高產(chǎn)高效的必備設備，隨著開采技術的不斷發(fā)展,原始的單一化采煤機已不能適應現(xiàn)代化礦山的開采需要。為提高礦山開采效率，提高礦山機械化程度，引進PLC電控系統(tǒng)實現(xiàn)采煤機記憶割煤技術，通過不斷優(yōu)化生產(chǎn)模式，實現(xiàn)礦山設備與計算機網(wǎng)絡的結合，在減少工作人員的情況下能夠完成對割煤機的遠程操作，這一先進技術成功應用于某礦1130綜采工作面。關鍵詞:礦山機械;記憶割煤;遠程控制RealizationofCoalShearerMemoryCuttingTechnologyinFullyMechanizedMiningFaceAbstract:Sheareri

2、sanessentialequipmentforhighproductionandhighefficiencyofmininginChina.Withthecontinuousdevelopmentofminingtechnology,theoriginalsingleshearercannotmeettheneedsofmodernmining.Inordertoimprovetheefficiencyofminingandimprovethedegreeofminemechanization,theintroductionofPLCelectriccontrolsystemtoachiev

3、ecoalminingmachinememorycuttingcoaltechnology,throughcontinuousoptimizationofproductionmode,toachievethecombinationofminingequipmentandcomputernetworksinthereductionofstafftocompletethecaseThelong-distanceoperationofthecuttingmachine,thisadvancedtechnologyhasbeensuccessfullyappliedtoShendongCoalGrou

4、pShijitaicoalmine1130fullymechanizedcoalminingface.Keywords:miningmachinery;memorycuttingcoal;remotecontrol0引言隨著我國煤炭技術的發(fā)展，實現(xiàn)了從最早的人工采煤到近年來綜合機械化采煤的歷史性跨越，各礦山采煤工藝不斷改進，煤炭開采量不斷創(chuàng)新高，生產(chǎn)效率不斷提高。采煤機的開采水平技術是衡量礦山效率的重要因素。目前，我國采用的雙滾筒采煤機，遙控距離較短，設備行進速度、割煤量需要根據(jù)現(xiàn)場工作狀況及時調整，如果出現(xiàn)故障就會導致整個采煤工作的中斷，造成巨大的經(jīng)濟損失1。由于環(huán)境惡劣，采煤機司機現(xiàn)場操作

5、時，需要時刻注意采煤機工作狀態(tài)，根據(jù)現(xiàn)場情況適時調整，同時容易出現(xiàn)人員傷害。遠程控制下的記憶割煤方式解決了人員操作所帶來的安全問題，與信息化、自動化相結合，實現(xiàn)了無人、少人模式下的煤礦生產(chǎn)2-3。目前我國國內(nèi)的采煤機記憶割煤技術還不夠成熟，針對國外較為成熟的記憶割煤技術，研究德國艾柯夫公司生產(chǎn)的記憶采煤機，其關鍵原理是利用位移、速度編碼器來確定機身的定位以及搖臂傾角4。近年來，我國煤礦割煤技術發(fā)展較為迅速，研究成果也較為突出。如對MG80/200-BW采煤機進行國產(chǎn)化改造，設計出PLC電控系統(tǒng)對采煤機進行遠程操作，現(xiàn)己投入某礦1130綜采工作面生產(chǎn)使用。1 采煤機記憶割煤技術1.1采煤機記憶割

6、煤原理采煤機記憶割煤技術是計算機技術發(fā)展的產(chǎn)物，其工作原理是在示范模式下，根據(jù)工作面煤層起伏高低條件由采煤機司機先割一刀，控制系統(tǒng)將采煤機頂滾筒與底滾筒高度等運行信息進行存儲，在多刀切割的情況下建立采煤機運行軌跡曲線。進入記憶割煤模式，采煤機根據(jù)運行軌跡曲線完成割煤，如煤層條件發(fā)生較大變化，則由采煤機司機手動操作割煤，并自動記憶調整過的割煤參數(shù)，具有簡單、實用等特點5-。71.2采高及挖底的測量數(shù)據(jù)現(xiàn)場使用雙滾筒割煤機，采煤機滾筒相關參數(shù)如圖1所示。通過傾角傳感器計算Y的數(shù)據(jù)，當采煤機滾筒割頂板時，滾筒高度H=R+Y+H1+AH1;當采煤機滾筒挖底時，滾筒高度H=R+Y-H1-H1。圖1雙滾筒

7、采煤機參數(shù)1.3搖臂傾角補償根據(jù)傾角傳感器獲得搖臂傾角，其具體方法是：分別在采煤機左右搖臂各安裝一個傾角傳感器，通過采煤機割煤行為獲得兩滾筒傾角變化以及相對水平面的傾角變化量。傾角傳感器是利用加速度可測量的原理，通過數(shù)學方法計算得出采煤機任一時刻的線速度。測量搖臂傾角時，為減少采煤機自身傾斜帶來的誤差影響，還可以在機身上安裝1個雙軸傾角傳感器，用以記錄計算機身俯仰角與搖擺角，從而對搖臂傾角進行補償計算。在安裝雙軸傳感器時，必須保證傳感器安裝面與被測物體的安裝面完全緊靠、傳感器軸線與被測面軸線平行的原則，減少因安裝方式的錯誤帶來新的誤差，影響搖臂傾角的測量。1.4采煤機機身位置確定就對MG80/

8、200-BW采煤機進行國產(chǎn)化改造為例，通過D齒輪傳感器定位采煤機的機身。具體原理是：通過檢測采煤機行進過程中記錄的D齒輪運轉圈數(shù)來計算采煤機的位移，進而確定采煤機在綜采工作面的合理位置，保證采煤機能夠安全有效的運轉。為減少傳感器在在測量過程中產(chǎn)生的誤差，誤差一旦累積會導致采煤機位置的失準，除安裝D齒輪傳感器外還可以在工作面機頭與機尾電纜槽的固定位置各安裝1塊復位磁鐵。通過對傳感器的復位進行機身位置的校正，減少在測量過程中的位置偏差，實現(xiàn)采煤機高效生產(chǎn)。1.5記憶截割技術實現(xiàn)記憶割煤機技術是通過采煤機記憶軌跡曲線進行切割，在采煤機軌跡運行曲線的形成過程中需要記錄采高及挖地、搖臂傾角、機身位置的具

9、體數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的不斷更新。采煤機根據(jù)工作面煤層條件由采煤機司機先割一刀，電控系統(tǒng)割煤時的左右搖臂傾角、牽引力、機身位置、采煤機縱向傾角等參數(shù)存儲并錄入控制器中，采煤機司機能夠通過對煤層起伏進行現(xiàn)場調整，之后生產(chǎn)過程中將由電控系統(tǒng)根據(jù)記憶的數(shù)據(jù)自動調整，實現(xiàn)采煤機自動割煤。學習刀結束后，通過采煤機電控系統(tǒng)記錄的搖臂傾角、機身位置等數(shù)據(jù)繪制出如圖3所示的運行軌跡曲線，其中Roof為割頂曲線，F(xiàn)loor為切底曲線。采煤機行走方向不同會使得左、右滾筒高度的不同。1.6多模式自動割煤由于工作面煤層條件的變化，采煤機記錄數(shù)據(jù)時需要人工干預，對采煤機數(shù)據(jù)進行及時調整，以便在形成軌跡曲線時盡可能的減少誤

10、差，對記憶采煤機做出正確的指導，保證礦山生產(chǎn)的高效進行。根據(jù)記憶割煤的發(fā)展模式，分為少人自動割煤與無人自動割煤兩種模式少人自動割煤模式下，現(xiàn)場需要1名采煤機司機，必要時進行人工操作，人工干預得出的數(shù)據(jù)會錄入電控系統(tǒng)，更新運行軌跡曲線。而無人自動割煤模式真正實現(xiàn)了無人高效的生產(chǎn)模式，采煤機根據(jù)記憶數(shù)據(jù)完成割煤過程，保障了相關工作人員的安全性，完全由控制系統(tǒng)自行根據(jù)記憶數(shù)據(jù)完成后續(xù)采煤任務。圖3采煤機行動軌跡曲線2 采煤機遠程控制系統(tǒng)在一般的采煤機生產(chǎn)中，由于環(huán)境艱苦，采煤機的運行會對采煤機司機造成不可控制的傷害，對其安全性無法保障。而遠程控制的采煤機有效解決了綜采工作面噪聲大，容易冒頂?shù)陌踩[患

11、，通過PLC控制實現(xiàn)對采煤機記憶切割的生產(chǎn)模式，對礦山無人化生產(chǎn)具有重要的意義。在生產(chǎn)過程中，遠程控制網(wǎng)絡采用傳輸信號，能夠保證傳輸信號快速準確的傳輸至采煤機，保證了采煤機的精準切割。同時，對綜采工作面采煤機及實時工作視頻進行遠距離觀測，實現(xiàn)了在巷道控制臺遠程控制和地面監(jiān)測的功能8-1。02.1遠程控制系統(tǒng)組成采煤機遠程控制系統(tǒng)由視頻系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)組成。其設備包括固定攝影儀和云臺攝影儀。全方位采集機身動作以及周圍環(huán)境等視頻。采集到的視頻通過光纖傳至控制臺集控制中心，為工作人員提供足夠的現(xiàn)場信息，保證操作的安全性和有效性?？刂圃O備、數(shù)據(jù)傳輸設備和數(shù)據(jù)接收設備構成數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的主要設備。礦山工

12、作人員利用相關設備對采煤機發(fā)出指令，信號由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)遠程控制操作采煤機。PLC作為數(shù)據(jù)中轉設備的核心，通過光纖將信號準確無誤傳送給控制系統(tǒng)，控制采煤機做出反應，實現(xiàn)了對采煤機操作的遠程控制。2.2遠程控制系統(tǒng)程序設計記憶切割過程中，電控系統(tǒng)中采用PLC控制器進行數(shù)據(jù)的處理、采集，并對采煤機輸送運行指令，在采煤機故障時及時報警，與遙控器通信，啟停聯(lián)鎖保護，以實現(xiàn)對采煤機運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，提高對礦山生產(chǎn)進行更有效的指導。遠程控制系統(tǒng)具有的靈活性與可擴展性，可以考慮采用BECKHOFF可編程控制器PLC,該控制器采用標準PLC編程語言。PLC控制器與采煤機通信采用MODBUS-P主站端口。為保證

13、控制系統(tǒng)的實時性與可靠性，采用PLCCAN總線通信協(xié)議來連接控制器與遙控器接收端。該控制系統(tǒng)能夠更有效、更可靠的控制采煤機的運行。因此，能夠保證操作人員在遠程控制系統(tǒng)在指令下發(fā)的瞬間快速的實施。2.3系統(tǒng)安全性設計1）網(wǎng)絡安全保障有效生產(chǎn)。當遠程控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，快速啟動互鎖功能不會使存儲的數(shù)據(jù)丟失，能夠保障恢復數(shù)據(jù)的同步性。不會因為遠程系統(tǒng)的故障導致生產(chǎn)的停頓，進而造成巨大的經(jīng)濟損失。2)系統(tǒng)分級分配指令，防止交叉錯誤。本地系統(tǒng)對采煤發(fā)出指令，采煤機切換遠程控制進而迅速執(zhí)行該項操作，操作完成后與遠程系統(tǒng)相連接。3 自動割煤及遠程控制的應用某礦1130綜采工作面采用PLC遠程控制技術，該工作

14、面煤層賦存較穩(wěn)定，在開采時留下來較多煤柱，采空區(qū)區(qū)域較大。頂板來壓頻繁劇烈。實施記憶割煤以來，根據(jù)某礦實際生產(chǎn)情況，采用少人模式自動割煤為主，根據(jù)煤層情況進行人工適當干預。經(jīng)過長時間的使用證明，遠程控制系統(tǒng)在保證煤礦生產(chǎn)的同時，通過實時傳輸網(wǎng)絡更有效實現(xiàn)了對采煤機的精確切割，為工作面的無人化生產(chǎn)提供了技術性的支持。但是，使用過程中同樣存在以下缺陷和不足:由于采煤機無法自動對煤層條件進行判斷，故無法長時間使用無人控制模式；采煤機與控制系統(tǒng)之間的通訊不穩(wěn)定情況造成數(shù)據(jù)的丟失和延時;對于某些特殊開采區(qū)域，采煤機不適合該區(qū)域的生產(chǎn)進行。4結論采煤機記憶切割模式的應用，有助于提高礦山的安全性，降低生產(chǎn)成本和工人的勞動強度；提高礦山開采效率，實現(xiàn)巨大經(jīng)濟效益；基于PLC控制的采煤機自動割煤技術提高了礦山機械化程度，為煤炭開采工藝的發(fā)展提供了進一步技術化支持。參考文獻:1 煤礦監(jiān)控新技術與新裝備J.孫繼平.工礦自動化.2015(01)2 虛擬仿真技術在監(jiān)控無人綜采工作面的應用J.崔科飛，崔建民.煤礦機電.2014(03)綜采工作面視頻監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應用J.許太山.煤炭工程.2013(S1)4新型煤巖識別技術在薄煤層無人綜采工作面中的應用J.張翠平，孫志剛,霍俊杰，劉曉政.煤礦安全.2012(01)采煤機自適應記憶切割J徐志鵬,王忠賓，米金鵬.重慶大學學報