智能采礦導(dǎo)論08智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用課件

1、智能采礦概論目 錄 一智能采煤工作面工程實(shí)例煤礦光纖智能感知系統(tǒng)工程實(shí)例 二第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用智能掘進(jìn)工作面工程實(shí)例 三本章重點(diǎn)1、薄煤層智能采煤工作面工程實(shí)例2、中厚煤層智能采煤工作面工程實(shí)例3、煤礦光纖智能感知系統(tǒng)工程實(shí)例4、厚煤層智能掘進(jìn)工作面工程實(shí)例第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用8.1智能工作面工程實(shí)例-沙曲礦22201薄煤層無(wú)人工作面工作面概況公司名稱(chēng)華晉焦煤沙曲礦煤系地層石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組可采煤層太原組的6#10#煤層和山西組的2#5#煤層總厚15.4 m煤種焦煤性質(zhì)低透氣性高瓦斯近距離煤層群開(kāi)采工作面名稱(chēng)22201工作面（礦井北翼二采區(qū)2號(hào)煤的保護(hù)層首采面

2、）標(biāo)高+396m+486m走向/傾向長(zhǎng)度走向長(zhǎng)度約1538m；傾向長(zhǎng)150m煤厚1.1m地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，總體呈單斜構(gòu)造產(chǎn)狀煤層傾向西，平均傾角422201工作面概況一覽表第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用8.1智能工作面工程實(shí)例-沙曲礦22201薄煤層無(wú)人工作面工作面概況工作面位置情況：22201工作面北面已形成了22202工作面，其余2號(hào)煤均未開(kāi)拓，其下為3+4號(hào)煤層工作面，僅南面正在掘進(jìn)的24208工作面，其它方位4號(hào)煤工作面均未施工。工作面布置如圖8-1所示。通風(fēng)系統(tǒng)：工作面采用沿空留巷Y型通風(fēng)方式， 22201沿空留巷Y型通風(fēng)工作面通風(fēng)系統(tǒng)：采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷22201輔助運(yùn)輸巷及22201機(jī)軌合

3、一巷22201工作面22201機(jī)軌合一巷沿空留巷22202開(kāi)切眼22202軌道順槽采區(qū)回風(fēng)巷。圖8-1 22201工作面布置圖第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用22201工作面設(shè)備選型無(wú)人工作面，主要是采用先進(jìn)的自動(dòng)控制設(shè)備代替以往的手動(dòng)控制設(shè)備，從而減少工作面的工人，其選型要求：（1）工作面中各設(shè)備具有高可控性，在先進(jìn)的智能控制方式下這些設(shè)備能夠自動(dòng)運(yùn)行，不受或少受人為因素的影響；（2）能夠根據(jù)環(huán)境和設(shè)備自身的工況的變化實(shí)時(shí)調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行姿態(tài)；（3）為保證設(shè)備選型能滿(mǎn)足無(wú)人工作面開(kāi)采的需求，要求整個(gè)工作面的設(shè)備具有統(tǒng)一的配套，結(jié)合沙曲礦開(kāi)采設(shè)備的研究，對(duì)工作面配套設(shè)備進(jìn)行了選型分析和能力校核。第八

4、章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用22201工作面設(shè)備選型序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)主要技術(shù)參數(shù)數(shù)量序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)主要技術(shù)參數(shù)數(shù)量1采煤機(jī)MG2X150/700-WD1裝機(jī)功率：700kW適應(yīng)采高：1.202.05m牽引速度：09.01m/min110噴霧泵、冷卻泵PB320/4.3壓力：4.3MPa流量：19.3m3/h功率：125kW12中部液壓支架ZY3600/07/14.5D支護(hù)強(qiáng)度：0.370.49MPa工作高度：0.71.65m9611清水箱QX320/20320L13過(guò)渡液壓支架ZYG3600/07/14.5D支護(hù)強(qiáng)度：0.370.45MPa工作高度：0.71.65m412雙速絞車(chē)SDJ-20雙速

5、，功率：22kW24工作面刮板輸送機(jī)SGZ730/320裝機(jī)功率：2160kW額定電壓1140V輸送能力：650t/h刮板鏈速：1m/s113回柱絞車(chē)JM-14牽引力：140KN功率：18.5KW15轉(zhuǎn)載機(jī)SZB-730/75能力1000t/h功率75kW電壓1140V114調(diào)度絞車(chē)JD-1功率：11.4KW電壓：660V16破碎機(jī)PCM-110破碎能力：1000t/h最大粒度：300mm裝機(jī)功率：110kW電壓：1140/660V115JD-1.6功率：25kw電壓：660/380v17可伸縮膠帶輸送機(jī)SSJ-1000/2200長(zhǎng)度：2000m帶寬：1000mm輸送能力：1000t/h功率：

6、2200kW216無(wú)極繩絞車(chē)JWB75BJ牽引力：60/35(100/60)KN功率：75KW18乳化泵BRW-315/31.5流量：315 L/min壓力：31.5MPa功率：200kW217水泵BQW-7.5電壓：660V功率：7.5Kw69乳化液箱RX400/25400L118牽引絞車(chē)JQB-20W660V1表8-1 無(wú)人工作面開(kāi)采主要配套設(shè)備選型結(jié)果第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用22201工作面設(shè)備選型第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用22201工作面無(wú)人工作面控制體系沙曲礦22201工作面的沿空留巷充填和回采巷道支護(hù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)人化，因此采用，回采巷道集中控制技術(shù)方案： 在22201機(jī)軌合一巷

7、內(nèi)設(shè)置集中控制中心，通過(guò)機(jī)軌合一巷配置KTC101控制器自動(dòng)化控制采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)，SAC電液控制系統(tǒng)通過(guò)支架紅外線(xiàn)傳感器以采煤機(jī)位置為依據(jù)實(shí)現(xiàn)支架的跟機(jī)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)薄煤層工作面的自動(dòng)化、無(wú)人化。其中各設(shè)備的管理、控制結(jié)構(gòu)如圖8-3、8-4所示。圖8-3 工作面數(shù)據(jù)傳輸、控制結(jié)構(gòu)圖圖8-4 22201機(jī)軌合一巷集中控制結(jié)構(gòu)第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用KTC101控制器控制方式在22201工作面機(jī)軌合一巷布置了一臺(tái)KTC101控制器：（1）該控制器可對(duì)采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、膠帶輸送機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、沿線(xiàn)通話(huà)、故障檢測(cè)、漢字顯示及語(yǔ)言報(bào)警等功能。（2）該控制器采用嵌入式技術(shù)，可以通過(guò)它的通訊

8、接口與外界計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備配接實(shí)現(xiàn)信息共享。實(shí)際情況：在22201工作面內(nèi)的相關(guān)設(shè)備的連接較復(fù)雜，在實(shí)際控制過(guò)程中，并未充分發(fā)揮該控制器的性能，部分控制仍需要通過(guò)手動(dòng)操作，同時(shí)缺乏詳細(xì)統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)收集、分析和處理的能力，因此，還必須配合監(jiān)測(cè)體系系統(tǒng)地研究各種設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控方式。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用KTC101控制器控制方式按照?qǐng)D8-5的配置和連接，在22201工作面內(nèi)需要實(shí)現(xiàn)的各種控制功能可通過(guò)執(zhí)行KTC101控制器發(fā)出的控制命令來(lái)實(shí)現(xiàn)，結(jié)合各種設(shè)備的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而完成對(duì)這些設(shè)備的自動(dòng)控制功能。圖8-5 KTC101控制器設(shè)備配置連接圖第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用22201機(jī)軌合一巷

9、集中控制功能通過(guò)KTC101控制系統(tǒng)的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)在機(jī)軌合一巷對(duì)22201工作面的生產(chǎn)進(jìn)行自動(dòng)控制，表現(xiàn)在以下幾個(gè)主要方面：1）工作面順序啟動(dòng)通過(guò)操作通訊控制計(jì)算機(jī)，發(fā)出工作面啟動(dòng)命令給通訊控制子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工作面的順序啟動(dòng)。其啟動(dòng)順序如下：皮帶機(jī)破碎機(jī)轉(zhuǎn)載機(jī)刮板機(jī)采煤機(jī)。2）工作面順序停機(jī)停機(jī)順序如下：采煤機(jī)刮板機(jī)轉(zhuǎn)載機(jī)破碎機(jī)皮帶機(jī)。3）工作面設(shè)備閉鎖邏輯工作面內(nèi)單臺(tái)設(shè)備閉鎖時(shí)，根據(jù)煤流方向，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)邏輯閉鎖。該項(xiàng)功能由通訊控制子系統(tǒng)和電液控制子系統(tǒng)在自動(dòng)監(jiān)控主機(jī)的協(xié)調(diào)下自動(dòng)完成第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用22201機(jī)軌合一巷集中控制功能4）滿(mǎn)倉(cāng)控制當(dāng)煤倉(cāng)的煤位到達(dá)特定的位置時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)向工作面

10、下達(dá)指令，停止采煤機(jī)的推進(jìn)，暫停煤炭生產(chǎn)，而刮板機(jī)繼續(xù)運(yùn)行；當(dāng)煤倉(cāng)的煤位到達(dá)滿(mǎn)倉(cāng)位置時(shí)，刮板機(jī)停下來(lái)，皮帶機(jī)上也不會(huì)滿(mǎn)載，為下次順利啟動(dòng)奠定基礎(chǔ)；當(dāng)煤倉(cāng)出煤后，煤位到達(dá)可以開(kāi)始生產(chǎn)的位置后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)按順序和程序啟動(dòng)設(shè)備生產(chǎn)。5）負(fù)荷控制根據(jù)刮板機(jī)的負(fù)荷量自動(dòng)調(diào)整采煤機(jī)的牽引速度以調(diào)整落煤量。當(dāng)刮板機(jī)的負(fù)荷超載時(shí)系統(tǒng)能及時(shí)降低采煤機(jī)的牽引速度以減少落煤量，反之可適當(dāng)提高采煤機(jī)的牽引速度，以達(dá)到設(shè)備工作中處于高效、安全的狀態(tài)。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用電液控制系統(tǒng)控制方式22201工作面中間液壓支架采用ZY3600/07/16.5D型兩柱掩護(hù)式液壓支架，端頭支架采用ZYG3600/07/16.5

11、D型兩柱掩護(hù)式，均可配合SAC電液控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。1）電液控制系統(tǒng)組成包括液壓支架電液控制裝置控制器、本質(zhì)安全型信號(hào)轉(zhuǎn)換器、支架人機(jī)操作界面、礦用壓力傳感器、行程傳感器、感應(yīng)磁環(huán)、紅外線(xiàn)發(fā)送器、紅外線(xiàn)接收器礦用隔爆兼本質(zhì)安全型穩(wěn)壓電源、隔爆耦合器、監(jiān)控主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)終端器和電纜組件及其附件。SAC電液控制系統(tǒng)組成第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用電液控制系統(tǒng)控制方式2）電液控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能實(shí)現(xiàn)的功能具體為：以采煤機(jī)位置為依據(jù)的支架自動(dòng)控制；支柱在工作中發(fā)生卸載時(shí)的自動(dòng)補(bǔ)壓功能；閉鎖及緊急停止功能；信息功能（人機(jī)操作界面）；要求SAC控制系統(tǒng)能夠向其他系統(tǒng)（如地面調(diào)度室、監(jiān)控中心）傳輸信息，也能夠

12、從其他系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。3）電液控制系統(tǒng)相關(guān)配置針對(duì)22201工作面的開(kāi)采條件，要求工作面盡量實(shí)現(xiàn)以采煤機(jī)位置為依據(jù)的自動(dòng)控制，結(jié)合SAC電液控制系統(tǒng)的常用連接方式，可以采用：先配置、連接單臺(tái)液壓支架，然后通過(guò)中間連接設(shè)備組建整個(gè)工作面液壓支架控制體系。其中每個(gè)支架裝備一臺(tái)液壓支架電液控制裝置控制器，控制器之間按順序互聯(lián)成網(wǎng)。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用電液控制系統(tǒng)控制方式4）采煤機(jī)位置紅外線(xiàn)檢測(cè)裝置采煤機(jī)紅外線(xiàn)位置檢測(cè)裝置是用來(lái)可靠、快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)采煤機(jī)位置的裝置，在22201工作面每架液壓支架上安裝一臺(tái)紅外線(xiàn)接收傳感器，在采煤機(jī)上安裝一臺(tái)紅外發(fā)射傳感器（如圖8-6所示）。在

13、安裝采煤機(jī)的定位傳感器時(shí)，在每架液壓支架上安裝一臺(tái)紅外線(xiàn)接收傳感器，要求：該接收傳感器面對(duì)著采煤機(jī)上的紅外線(xiàn)發(fā)射傳感器；發(fā)射傳感器處在同一高度；發(fā)射傳感器和接收傳感器之間的距離在05m之間。當(dāng)采煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，安裝在不同液壓支架上的紅外線(xiàn)接收器會(huì)接收到紅外線(xiàn)信號(hào)，接收到信號(hào)的紅外線(xiàn)接收器將此信號(hào)通過(guò)RS232通訊方式傳送給支架控制器，支架控制器通過(guò)判斷可以確定采煤機(jī)的當(dāng)前位置，并可根據(jù)采煤機(jī)的位置指導(dǎo)各控制的執(zhí)行動(dòng)作。 圖8-6 紅外發(fā)射、接收傳感器第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用電液控制系統(tǒng)控制方式5）電液控制系統(tǒng)主控計(jì)算機(jī)在機(jī)軌合一巷集中控制中心內(nèi)設(shè)立一臺(tái)SAC-P型井下主控計(jì)算機(jī)，并與工作面支架

14、控制器網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，能夠隨時(shí)顯示數(shù)據(jù)參數(shù)和監(jiān)視支架的工況、動(dòng)作狀態(tài)，其人機(jī)工作界面包括數(shù)據(jù)通訊界面和數(shù)據(jù)顯示界面，如圖8-7所示。6）液壓支架跟機(jī)自動(dòng)化SAC電液控制系統(tǒng)通過(guò)紅外線(xiàn)傳感器檢測(cè)到采煤機(jī)位置信息，此信息傳到機(jī)軌合一巷集中控制中心SAC-P主控計(jì)算機(jī)主機(jī)，主機(jī)經(jīng)過(guò)內(nèi)部程序處理，自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)的控制命令，使相應(yīng)的支架控制器自動(dòng)完成相應(yīng)的操作，從而實(shí)現(xiàn)支架的跟機(jī)自動(dòng)化，極大地提高了生產(chǎn)效率，減少了工作面作業(yè)人員。圖8-7 數(shù)據(jù)顯示圖第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用工作面設(shè)備自動(dòng)控制方式為了實(shí)現(xiàn)液壓支架的自動(dòng)控制，需要采用電液控制系統(tǒng)中的高級(jí)控制方式，即采煤機(jī)自主定位控制方式，因此研究液壓支架與其它

15、設(shè)備之間的約束關(guān)系是無(wú)人工作面的重要內(nèi)容。1）液壓支架與采煤機(jī)的約束關(guān)系研究當(dāng)采煤機(jī)沿工作面往返牽引采煤時(shí)，要求支架拉移后應(yīng)及時(shí)推移輸送機(jī)， SGZ730/320型刮板輸送機(jī)彎曲長(zhǎng)度不小于15m，ZY3600/07/14.5D型液壓支架架間距為1.5m，即為10架液壓支架的寬度。為了避免截割到液壓支架護(hù)幫板，采煤機(jī)前滾筒前方的液壓支架依次將護(hù)幫板收回，后滾筒以后的10架液壓支架依次推溜1/10行程，從而使刮板輸送機(jī)按照一定的曲線(xiàn)彎曲。對(duì)于單個(gè)液壓支架而言，完成整個(gè)推溜行程的需要執(zhí)行降移升動(dòng)作，在獲得了液壓支架與采煤機(jī)的相互約束關(guān)系以后，可以將這種關(guān)系通過(guò)程序輸入到工作面控制器中，從而控制液壓支

16、架的動(dòng)作，使得液壓支架的運(yùn)動(dòng)時(shí)刻與采煤機(jī)的位移相關(guān)聯(lián)。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用工作面設(shè)備自動(dòng)控制方式2）采煤機(jī)自動(dòng)割煤技術(shù)研究對(duì)于記憶割煤法，采煤機(jī)首次割煤采用手動(dòng)操控方式，計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存所需采集的截割信息、運(yùn)行數(shù)據(jù)，以后的割煤循環(huán)是根據(jù)上一次截割期間儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)自動(dòng)地修改采煤機(jī)割煤程序，這種割煤方式所用理論相對(duì)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也符合沙曲礦22201無(wú)人工作面對(duì)采煤機(jī)自動(dòng)割煤的要求。在工作面首采以后，每一次割煤期間相應(yīng)傳感器采集工作面的數(shù)據(jù)并傳輸至存儲(chǔ)器保存，在每一次割煤完成后可對(duì)上一次儲(chǔ)存信息進(jìn)行修改，為下一次截割循環(huán)提供數(shù)據(jù)。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用無(wú)人工作面自動(dòng)化控制系統(tǒng)選型序號(hào)名

17、稱(chēng)數(shù)量備注序號(hào)名稱(chēng)數(shù)量備注序號(hào)名稱(chēng)數(shù)量備注1液壓支架電液控制裝置控制器10120功能14礦用隔爆兼本質(zhì)安全型穩(wěn)壓電源18274c 型護(hù)套連接器34耦合器本架控制器連接器2支架人機(jī)操作界面10115隔離耦合器34284c 型護(hù)套連接器34耦合器鄰架控制器連接器3操作界面防護(hù)板101164c 型護(hù)套連接器101控制器人機(jī)界面連接器29圓形插座堵頭2504行程傳感器101174hlumb 型連接器707控制器電磁鐵連接器30方形插座堵頭3405感應(yīng)磁環(huán)101184c 型護(hù)套連接器101控制器行程傳感器連接器31U 形卡(42mm)21706行程傳感器接插座101194c 型護(hù)套連接器101控制器壓力

18、傳感器連接器32U 形卡(47mm)1127連接和固定行程傳感器組件101204c 型護(hù)套連接器101控制器頂梁傾角傳感器連接器33U 形卡DN102178礦用壓力傳感器101接口DN10214c 型護(hù)套連接器101頂梁傾角傳感器掩護(hù)梁傾角傳感器連接器34礦用本安型信號(hào)轉(zhuǎn)換器1網(wǎng)絡(luò)變換器9礦用傾角傳感器101雙口224c 型護(hù)套連接器101掩護(hù)梁傾角傳感器前連桿傾角傳感器連接器35支架人機(jī)操作界面110傾角傳感器安裝板101掩護(hù)梁傾角傳感器用234c 型護(hù)套連接器4前連桿傾角傾角傳感器底座傾角傳感器連接器36操作界面防護(hù)罩111傾角傳感器安裝板101前連桿傾角傳感器用244clumb 型連接器

19、101控制器-接近開(kāi)關(guān)連接器374c 型護(hù)套連接器1首架控制器網(wǎng)絡(luò)變換器連接器12傾角傳感器安裝板5底座傾角傳感器用254c 型護(hù)套連接器68架間連接器384c 型護(hù)套連接器1人機(jī)界面網(wǎng)絡(luò)變換器連接器13接近開(kāi)關(guān)101264x 型銅頭連接器（單頭）34電源箱耦合器連接器39控制系統(tǒng)固定螺栓、螺母101支架電液控制系統(tǒng)電控部分第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用無(wú)人工作面自動(dòng)化控制系統(tǒng)選型支架電液控制系統(tǒng)主閥部分40電液控?fù)Q向閥TMFHZY(15)D FHD500/31.5Z101組天瑪41變徑接頭TMJTY(DN32G/DN25M)106件天瑪配O 形圈擋圈42U 形卡UD-32106件天瑪序號(hào)名稱(chēng)數(shù)

20、量單位備注序號(hào)名稱(chēng)數(shù)量單位備注43機(jī)軌合一巷集中控制裝置控制器1套49礦用本安型接線(xiàn)盒（三通）2件監(jiān)控主機(jī)1臺(tái)504x 型銅頭連接器（單頭）2根電源箱主控計(jì)算機(jī)連接器44監(jiān)控主機(jī)鍵盤(pán)1件514d 型銅頭連接器(單頭)2根45主控計(jì)算機(jī)安裝架1件52礦用電纜米工作面回采巷道主控站通訊電纜46電纜接續(xù)器1件53電液控制系統(tǒng)井下主機(jī)軟件1套474c 型護(hù)套連接器1根網(wǎng)絡(luò)變換器電纜接續(xù)器連接器54存儲(chǔ)棒1件48礦用隔爆兼本質(zhì)安全型穩(wěn)壓電源1件55存儲(chǔ)棒轉(zhuǎn)換器1件機(jī)軌合一巷集中控制系統(tǒng)部分第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用無(wú)人工作面自動(dòng)化控制系統(tǒng)選型支架電液控制系統(tǒng)主閥部分序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量單位公司備注56紅外

21、線(xiàn)發(fā)送器TMDHWT(GUH4-F)1套天瑪574a 型銅頭連接器（單頭）conm/4a700s1根天瑪采煤機(jī)紅外線(xiàn)發(fā)送器連接器58紅外線(xiàn)發(fā)射器安裝架TMJHA(GUH4-F)A1件天瑪59紅外線(xiàn)接收器TMDHWT(GUH4-S/D)101件天瑪604c 型護(hù)套連接器conmN/4c450101根天瑪控制器紅外線(xiàn)接收器連接器序號(hào)名稱(chēng)數(shù)量單位備注序號(hào)名稱(chēng)數(shù)量單位備注61液控單向閥202件立柱用71安全閥202件護(hù)幫用62安全閥202件立柱用72雙向鎖101件伸縮梁，雙液控63安全閥202件立柱用73安全閥202件伸縮梁64球形截止閥202件立柱用74手動(dòng)反沖洗過(guò)濾器101件主進(jìn)液用65抗沖擊壓力

22、表101件立柱用75球形截止閥101件主進(jìn)液用66液控單向閥101件推移用76回液斷路閥101件主回液用67安全閥101件推移用77單控噴水閥101件噴霧用68雙向鎖101件平衡用78噴霧過(guò)濾器101件噴霧用69安全閥202件平衡用，帶導(dǎo)流口79球形截止閥101件噴霧用70雙向鎖101件護(hù)幫用80噴霧裝置202件噴霧用機(jī)軌合一巷集中控制系統(tǒng)部分第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用無(wú)人工作面自動(dòng)化控制系統(tǒng)選型機(jī)軌合一巷過(guò)濾系統(tǒng)部分序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量單位公司備注81自動(dòng)反沖洗反沖液回收高壓過(guò)濾站TMGLZE(2000/31.5/25/D/F)1臺(tái)天瑪82回液過(guò)濾站TMGLZ(2000/2.5/60)1臺(tái)天瑪

23、83回液過(guò)濾站TMGLZJ(2000/2.5/60)1臺(tái)天瑪84回液過(guò)濾站TMGLZ(1000/31.5/25)A.012件天瑪?shù)诎苏?智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用22201無(wú)人工作面所取得成就（1）按照無(wú)人工作面設(shè)備選型要求對(duì)沙曲礦22201工作面的綜采設(shè)備選擇進(jìn)行了校驗(yàn)，表明配套設(shè)備工作能力富余量較大，完全滿(mǎn)足設(shè)備基本性能要求，且結(jié)合自動(dòng)控制設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制。（2）采用回采巷道集中控制技術(shù)方案，在22201機(jī)軌合一巷內(nèi)設(shè)置集中控制中心，通過(guò)機(jī)軌合一巷配置KTC101控制器自動(dòng)化控制采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)，SAC電液控制系統(tǒng)通過(guò)支架紅外線(xiàn)傳感器以采煤機(jī)位置為依據(jù)實(shí)現(xiàn)支架的跟機(jī)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了薄煤層工

24、作面的自動(dòng)化、無(wú)人化作業(yè)。（3）在采用了無(wú)人工作面開(kāi)采技術(shù)后，相對(duì)于采用綜采工作面開(kāi)采方式，在工作面內(nèi)施工作業(yè)的工人數(shù)量在檢修班每班為7人（減少5人），相對(duì)減少了41.67%，采煤班每班為4人（減少5人），相對(duì)減少了55.56%，兩個(gè)采煤班和一個(gè)檢修班總共可減少15人，即相對(duì)綜采工作面開(kāi)采方式相對(duì)減少了50%。 （4）按照無(wú)人工作面開(kāi)采方式進(jìn)行生產(chǎn)組織，22201工作面采用不留三角煤端部斜切進(jìn)刀雙向割煤方式和“四六”制工作制度，井下作業(yè)人員主要集中在回采巷道內(nèi)，工人主要分配在充填班和檢修班。由于機(jī)軌合一巷和輔助運(yùn)輸巷的巷道斷面較大、空氣質(zhì)量好，將工人從采高較低的薄煤層工作面內(nèi)解放出來(lái)，有利于施

25、工作業(yè)，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率和安全狀況，促進(jìn)了難采薄煤層工作面自動(dòng)化的發(fā)展。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用8.1智能工作面工程實(shí)例-郭二莊礦22204薄煤層智能工作面工作面概況工作面名稱(chēng)22204工作面煤厚1.48m設(shè)計(jì)采高1.8m煤層傾角23煤層密度1.68t/m3地質(zhì)構(gòu)造斷層較多、落差較小頂?shù)装迩闆r頂板為泥巖厚度2.48m，地板為泥巖、細(xì)砂巖煤層自燃情況一般不自燃傾向水文地質(zhì)簡(jiǎn)單工作面長(zhǎng)度150m207m連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度1288m設(shè)計(jì)月產(chǎn)能7.9萬(wàn)噸22204工作面概況一覽表第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用綜采工作面設(shè)備明細(xì)清單序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備型號(hào)單位數(shù)量備注序號(hào)設(shè)備名

26、稱(chēng)設(shè)備型號(hào)單位數(shù)量備注設(shè)備列車(chē)集中控制臺(tái)定制臺(tái)1順槽集控中心，用于安放主機(jī)、交換機(jī)等設(shè)備電液控改造安裝附件批1礦業(yè)大學(xué)地面集控控制服務(wù)器臺(tái)1地面顯示控制主機(jī)礦用隔爆兼本安型綜合接入網(wǎng)關(guān)KJJ127臺(tái)2工作面通信控制系統(tǒng)、刮板機(jī)控制系統(tǒng)集成支架電動(dòng)主閥套1電液控制器配套礦用隔爆型監(jiān)視器JBY1.0/127臺(tái)1用于井下視頻監(jiān)控礦用隔爆兼本安型計(jì)算機(jī)KJD127臺(tái)2含顯示屏，含控制鍵 盤(pán)。顯示， 監(jiān)測(cè)和控 制工作面三機(jī)嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器HYDS-6008D臺(tái)1礦大華洋工作面集控系統(tǒng)軟件V1.0套1礦業(yè)大學(xué)地面監(jiān)視器臺(tái)1礦大華洋支架控制器ZE0701-05臺(tái)20礦業(yè)大學(xué)礦用本安型擴(kuò)音電話(huà)（程控免提）

27、KTK24（A）臺(tái)1礦大華洋隔爆兼本安型穩(wěn)壓電源ZE0701-04臺(tái)2礦業(yè)大學(xué)礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源KDW660/24臺(tái)1礦大華洋隔離耦合器ZE0701-26臺(tái)3礦業(yè)大學(xué)礦用本安型紅外攝像儀KBA12H臺(tái)6礦大華洋壓力傳感器及連接器ZE0701-07臺(tái)20礦業(yè)大學(xué)礦用澆封兼本安型直流穩(wěn)壓電源KDW127/12臺(tái)8礦大華洋紅外線(xiàn)接收器ZE0701-08臺(tái)20礦業(yè)大學(xué)礦用本安型信號(hào)轉(zhuǎn)換器KZC12臺(tái)2礦大華洋控制器架間連接器ZE0701-43(L)臺(tái)20礦業(yè)大學(xué)礦用阻燃通信電纜(雙插MHYVP-2-100根3礦大華洋紅外線(xiàn)發(fā)射器ZE0701-24對(duì)1礦業(yè)大學(xué)頭)網(wǎng)絡(luò)終端器ZE0701-36(

28、Z,Y)臺(tái)1礦業(yè)大學(xué)礦用阻燃通信電纜(單插頭)MHYVP-2-100根2礦大華洋電液控系統(tǒng)主機(jī)軟件ZE07-HS/D套1礦業(yè)大學(xué)礦用阻燃電源電纜MVV3*1.5KM1萬(wàn)博管路改造套120 套支架礦用阻燃通信電纜MHYV4*2KM2萬(wàn)博管路改造礦用阻燃通信電纜MHYVP4*1.0KM1萬(wàn)博三機(jī)協(xié)同控制安裝附件批1礦業(yè)大學(xué)安裝附件批1礦大華洋22204設(shè)備列表第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用地面調(diào)試郭二莊地面聯(lián)試平臺(tái)搭建電液控主機(jī)及三機(jī)協(xié)同控制主機(jī)三機(jī)協(xié)同控制軟件界面集控系統(tǒng)地面成套設(shè)備聯(lián)試平臺(tái)22204綜采工作面三機(jī)協(xié)同監(jiān)控?cái)z像儀第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用22204綜采工作面開(kāi)采智能化的實(shí)現(xiàn)222

29、04綜采工作面設(shè)備配套情況序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)單位數(shù)量1液壓支架ZY3000/10/20架1002刮板輸送機(jī)SGZ-730/264臺(tái)13采煤機(jī)MG2*160/710-WD臺(tái)14乳化泵BRW315/31.5臺(tái)15轉(zhuǎn)載機(jī)SZZ-630/110臺(tái)16運(yùn)巷刮板輸送機(jī)SGZ-630/150C臺(tái)27皮帶機(jī)SDJ100/2*75套2表8-4 22204綜采工作面設(shè)備配套情況第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用22204 綜采工作面集控系統(tǒng)圖8-18 22204 綜采工作面集控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1）系統(tǒng)所控制的設(shè)備工作面集控系統(tǒng)控制設(shè)備有轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、前部運(yùn)輸機(jī)、后部運(yùn)輸機(jī)、乳化泵、清水泵的啟停。如圖8-18所示為郭二莊煤礦222

30、04綜采工作面集控系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用22204 綜采工作面集控系統(tǒng)2）系統(tǒng)的功能工作面設(shè)備啟?？刂疲簩?duì)破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、前后部運(yùn)輸機(jī)、乳化泵、清水泵進(jìn)行設(shè)備啟?？刂圃O(shè)備狀態(tài)檢測(cè)：破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、前后部運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)設(shè)備啟停狀態(tài)檢測(cè)。系統(tǒng)運(yùn)行方式：a)集控方式下遵循煤流順序一鍵啟停車(chē)操作。b)檢修方式下打破設(shè)備連鎖關(guān)系，可任意啟停設(shè)備。c)點(diǎn)動(dòng)方式下可對(duì)單個(gè)電機(jī)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)。d)急?？刂?，可通過(guò)擴(kuò)音電話(huà)提供的閉鎖按鈕實(shí)現(xiàn)緊急停車(chē)。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用22204 綜采工作面集控系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)顯示：控制計(jì)算機(jī) 19”大屏幕彩色液晶平板顯示器上顯示出來(lái)。a)設(shè)備運(yùn)行工況檢測(cè)（

31、文字+動(dòng)畫(huà)）；b) 沿線(xiàn)狀態(tài)檢測(cè)；c)設(shè)備的開(kāi)停時(shí)間； d) 系統(tǒng)自檢；e)故障信息監(jiān)測(cè)； f) 電話(huà)急停狀態(tài)信息檢測(cè)；語(yǔ)言報(bào)警：具有完善的語(yǔ)言報(bào)警提示功能，對(duì)于設(shè)備的起停、沿線(xiàn)閉鎖及沿線(xiàn)故障和故障等都帶有語(yǔ)言報(bào)警提示當(dāng)時(shí)設(shè)備的狀態(tài)。設(shè)備啟/停時(shí)間統(tǒng)計(jì)、故障自診斷顯示。靈活的參數(shù)設(shè)臵功能：通過(guò)主控制器上的參數(shù)設(shè)置功能，進(jìn)行參數(shù)設(shè)臵和調(diào)整，不同的設(shè)置實(shí)現(xiàn)不同的邏輯控制，參數(shù)調(diào)整不需要另外編成，也不需要再另外傳程序。工作面設(shè)備的控制：對(duì)于工作面運(yùn)煤設(shè)備起?？刂?。通話(huà)電話(huà)：閉鎖功能：工作面每8架設(shè)臵一臺(tái)閉鎖電話(huà)，出現(xiàn)緊急情況的通過(guò)閉鎖停設(shè)備。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用22204 綜采工作面集控系統(tǒng)

32、3）順槽集控列車(chē)郭二莊煤礦22204綜采工作面集控系統(tǒng)設(shè)計(jì)在井下順槽安裝集控中心列車(chē)1臺(tái)，內(nèi)臵礦用隔爆性計(jì)算機(jī)4臺(tái)，1臺(tái)作為工作面三機(jī)協(xié)同控制主機(jī)，1臺(tái)作為工作面電液控主機(jī)、1臺(tái)作為工作面視頻監(jiān)控主機(jī)，1臺(tái)作為工作面視頻跟機(jī)切換系統(tǒng)主機(jī)。同時(shí)四臺(tái)主機(jī)通過(guò)井上下工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)將信號(hào)傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度指揮中心，地 面監(jiān)控服務(wù)器可實(shí)現(xiàn)和井下順槽集控中心監(jiān)控主機(jī)同樣功能。如圖8-198-21為順槽集控列車(chē)。圖8-19 順槽集控中心列車(chē)地面安裝圖8-20 順槽集控中心井下安裝圖8-21 順槽集控中心井下安裝第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用22204 綜采工作面集控系統(tǒng)4）液壓支架電液控制系統(tǒng)液壓支架電液控制系統(tǒng)

33、主要設(shè)備：控制器：1臺(tái)/架、紅外線(xiàn)接收器：1個(gè)/架、壓力傳感器：1臺(tái)/架、紅外線(xiàn)發(fā)射器：1個(gè)/工作面、14功能14接口電液主閥閥組：1組/架（采用天瑪原有主閥）、其它附件：1套/架。該系統(tǒng)每10臺(tái)支架配備一臺(tái)隔爆兼本安電源用于給支架控制單元供電，每 5臺(tái)配備一臺(tái)隔離耦合器用于隔離和耦合不同電源組控制器間的通信信號(hào)。紅外線(xiàn)發(fā)射器安裝在采煤機(jī)上，用于采集采煤機(jī)當(dāng)前所在位與行進(jìn)方向。系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝如圖8-22、8-23所示。圖8-22 電液控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試圖8-23 電液控器現(xiàn)場(chǎng)安裝第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用22204 綜采工作面集控系統(tǒng)22204綜采工作面在工作面液壓支架下級(jí)聯(lián)安裝6臺(tái)KBA12

34、H礦用本安型紅外網(wǎng)絡(luò)攝像儀。鑒于工作面的移動(dòng)性很強(qiáng)，光纜的布設(shè)及移動(dòng)難度太大，設(shè)計(jì)采用礦用本安型信號(hào)轉(zhuǎn)換器KZC12傳輸攝像儀圖像，其中一臺(tái)信號(hào)轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)接收攝像儀圖像，和攝像儀同步移動(dòng)，另外一臺(tái)信號(hào)轉(zhuǎn)換器輸出光纖以太網(wǎng)信號(hào)，可以直接連接到井下順槽集控列車(chē)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，將信號(hào)直接傳輸至地面，并進(jìn)行錄像存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。同時(shí)在井下控制列車(chē)上安裝隔爆兼本安型計(jì)算機(jī)1臺(tái)，用于工作面自動(dòng)化運(yùn)行的視頻監(jiān)控。圖8-24 視頻跟蹤切換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用22204智能工作面所取得成就經(jīng)過(guò)各大系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，相互配合，22204綜采工作面開(kāi)采智能化、無(wú)人化得以實(shí)現(xiàn)：（1）通過(guò)“三機(jī)”協(xié)同控制

35、系統(tǒng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、液壓支架、乳化泵、轉(zhuǎn)載機(jī)等工作面配套設(shè)備的協(xié)同自動(dòng)控制功能；（2）通過(guò)薄煤層綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)，使該工作面具備了鄰架控制/成組控制/自動(dòng)降移升控制控制功能；（3）通過(guò)刮板運(yùn)輸機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度、電壓、電流、壓力、轉(zhuǎn)速、開(kāi)停狀態(tài)等工況參數(shù)的檢測(cè)，對(duì)刮板運(yùn)輸機(jī)開(kāi)停和伸縮機(jī)尾遠(yuǎn)程控制。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用8.1智能工作面工程實(shí)例-黃陵礦801中厚煤層智能工作面工作面概況頂板煤層頂板其偽頂多為泥巖，厚度為0.10.5m，隨回采冒落煤厚煤層厚度1.82.8m，平均2.5m直接頂接頂為泥巖和粉砂巖互層，為中等冒落頂板盤(pán)區(qū)產(chǎn)能400萬(wàn)t/a底板底板

36、為泥巖，遇水底鼓嚴(yán)重八盤(pán)區(qū)801工作面概況一覽表第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用工作面設(shè)備配套（1）液壓支架。型號(hào)為 ZY7800/17/32D，通過(guò)支架?chē)鷰r智能耦合電液控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)支架初撐力自動(dòng)補(bǔ)償、平衡千斤頂自動(dòng)調(diào)節(jié)和跟機(jī)自動(dòng)化等智能化自適應(yīng)調(diào)整和動(dòng)作功能。（2）采煤機(jī)。選用 MG620/1660WD型大功率矮機(jī)身采煤機(jī)，采煤機(jī)具備可配置復(fù)雜工藝程序的記憶截割功能；自動(dòng)控制具有高精度，行走位置檢測(cè)分辨力不大于10mm，典型位置控制精度優(yōu)于50mm，記憶截割典型采高重復(fù)誤差25mm；具有線(xiàn)性插值、采高精度與牽引速度的自適應(yīng)調(diào)節(jié)與預(yù)期控制等功能。（3）工作面運(yùn)輸系統(tǒng)。輸送機(jī)型號(hào)為SGZ1000 /

37、2855，驅(qū)動(dòng)方式為“高壓變頻器+變頻電機(jī)+摩擦限矩器+行星減速器”，采用平行布置，交叉?zhèn)刃斗绞?；轉(zhuǎn)載機(jī)為SZZ1000/525型，配備MY1200轉(zhuǎn)載機(jī)自移系統(tǒng)；破碎機(jī)為PLM3000型，通過(guò)DY1200自移機(jī)尾與帶式輸送機(jī)搭接。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用工作面智能化開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)該工作面自動(dòng)化集中監(jiān)控系統(tǒng)包括： 視頻監(jiān)視系統(tǒng)電液控制系統(tǒng)采煤機(jī)控制系統(tǒng)等12個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如下圖8-25所示。圖8-25 八盤(pán)區(qū)SAM型綜采自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用智能化無(wú)人工作面控制系統(tǒng)八盤(pán)區(qū)智能化無(wú)人工作面控制系統(tǒng)主要在以下六個(gè)方面進(jìn)行升級(jí)：布置高清攝像儀，建立無(wú)盲區(qū)高清視頻

38、監(jiān)視系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)故障自診斷(包括對(duì)采煤機(jī)、液壓支架、“三機(jī)”、泵站、帶式輸送機(jī)控制的故障診斷)、故障類(lèi)型顯示及管理等功能；實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)載機(jī)自移的遠(yuǎn)程控制功能；實(shí)現(xiàn)端頭和超前支架的遠(yuǎn)程控制功能；利用智能化刮板輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)采運(yùn)雙向協(xié)同控制；通過(guò)高精度行程傳感器和調(diào)控裝置實(shí)現(xiàn)工作面推進(jìn)過(guò)程直線(xiàn)度精準(zhǔn)控制，解決智能化無(wú)人開(kāi)采工作面直線(xiàn)度控制難題，保證工作面連續(xù)穩(wěn)定高速推進(jìn)。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用（1）高清視頻監(jiān)控視頻監(jiān)視系統(tǒng)是遠(yuǎn)程操作工人眼睛的延伸，是進(jìn)行遙控作業(yè)的基礎(chǔ)，為進(jìn)一步提高視頻監(jiān)視系統(tǒng)的性能，在如下地方安裝：刮板輸送機(jī)機(jī)頭機(jī)尾、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾、設(shè)備列車(chē)上、遠(yuǎn)程配液點(diǎn)等區(qū)域各安裝12臺(tái)

39、礦用本安型云臺(tái)攝像儀；每6個(gè)支架配備3臺(tái)礦用本安型攝像儀，安裝于支架的頂梁上；監(jiān)控中心安裝2臺(tái)彩色攝像儀。通過(guò)高清攝像儀的合理優(yōu)化布置，實(shí)現(xiàn)工作面、工作面巷道及重要崗位的高清無(wú)盲區(qū)視頻監(jiān)視。視頻系統(tǒng)可通過(guò)通信獲取采煤機(jī)運(yùn)行位置和方向，實(shí)現(xiàn)在視頻監(jiān)視器上跟隨采煤機(jī)自動(dòng)切換高清視頻攝像儀，保證割煤作業(yè)、支架跟機(jī)動(dòng)作、推移刮板輸送機(jī)等遠(yuǎn)程控制的高精度和高可靠性。智能化無(wú)人工作面控制系統(tǒng)第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用（2）工作面裝備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康診斷系統(tǒng)通過(guò)智能控制系統(tǒng)對(duì)采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)主要部件的運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行距離等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，在此基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵元部件剩余壽命預(yù)估和預(yù)警，形成預(yù)防性維護(hù)

40、報(bào)告，及時(shí)提醒更換磨損部件，減少維護(hù)時(shí)間和大故障發(fā)生的概率。（3）端頭、巷道設(shè)備遠(yuǎn)程遙控工作面端頭安全高效快速支護(hù)和巷道設(shè)備的協(xié)調(diào)快速聯(lián)動(dòng)是自動(dòng)化控制的難點(diǎn)，天地科技開(kāi)采設(shè)計(jì)事業(yè)部科研人員根據(jù)黃陵公司的生產(chǎn)使用要求，通過(guò)研發(fā)實(shí)現(xiàn)端頭支架、轉(zhuǎn)載機(jī)和超前支架的遠(yuǎn)程遙控操作。具體實(shí)現(xiàn)方式為:1）端頭架推溜前，由端頭架發(fā)送鄰架控制命令，啟動(dòng)轉(zhuǎn)載機(jī)控制器執(zhí)行準(zhǔn)備階段動(dòng)作。轉(zhuǎn)載機(jī)控制器進(jìn)行聲光報(bào)警，在端頭架執(zhí)行推溜動(dòng)作與轉(zhuǎn)載機(jī)控制器執(zhí)行前移階段動(dòng)作共同完成轉(zhuǎn)載機(jī)自移功能。2）通過(guò)電液控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)載機(jī)和帶式輸送機(jī)機(jī)尾自動(dòng)動(dòng)作的功能。智能化無(wú)人工作面控制系統(tǒng)第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用（4）刮板輸送機(jī)變頻智

41、能控制系統(tǒng)為解決刮板輸送機(jī)帶載啟動(dòng)損耗大、耗能高和可靠性低等問(wèn)題，設(shè)計(jì)采用具有優(yōu)秀帶載啟動(dòng)性能和運(yùn)量調(diào)節(jié)能力的智能型刮板輸送機(jī)，通過(guò)智能調(diào)速隨時(shí)改變運(yùn)行速度，與工作面產(chǎn)量適時(shí)匹配，驅(qū)動(dòng)部電機(jī)在各種狀態(tài)下始終保持96%以上高效運(yùn)行。智能化無(wú)人工作面控制系統(tǒng)圖8-26 刮板輸送機(jī)控制系統(tǒng)原理圖變頻器控制系統(tǒng)與工作面語(yǔ)音通訊子系統(tǒng)采用干結(jié)點(diǎn)控制方式，變頻器控制系統(tǒng)提供急停、啟停、備妥、反饋4路干結(jié)點(diǎn)信號(hào)線(xiàn)，刮板輸送機(jī)控制系統(tǒng)原理如下圖8-26所示。系統(tǒng)具有智能啟動(dòng)、煤量監(jiān)測(cè)與智能在線(xiàn)調(diào)速、低速檢修、功率協(xié)調(diào)、鏈條智能調(diào)節(jié)松緊等多項(xiàng)功能。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用自動(dòng)化超前支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)超前液壓支架設(shè)

42、計(jì)1）超前液壓支架設(shè)計(jì)理念工作面巷道內(nèi)超前支護(hù)的核心技術(shù)：協(xié)調(diào)“支”與“護(hù)”的相互關(guān)系，最大限度利用圍巖和錨網(wǎng)索支護(hù)系統(tǒng)的自承載能力，最終實(shí)現(xiàn)超前巷道內(nèi)圍巖穩(wěn)定的目的。支護(hù)難點(diǎn)：超前支護(hù)區(qū)與工作面支護(hù)存在較大不同，工作面支護(hù)為限制頂板的初期下沉需要較高初撐力提供主動(dòng)支撐作保障，但在超前支護(hù)區(qū)過(guò)高的初撐力和反復(fù)的支撐將造成頂板的被動(dòng)破碎。天地公司開(kāi)采設(shè)計(jì)事業(yè)部 “低初撐、高工阻”自動(dòng)化的超前支護(hù)理念: 即為避免超前支架對(duì)巷道反復(fù)支撐的破壞，通過(guò)自動(dòng)化控制在工作初期只給頂板較小的支撐，當(dāng)頂板下沉后，為防止頂板離層量過(guò)大，借助較高的工作阻力延緩頂板的下沉，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的有效控制。低初撐力減少了支架頂梁

43、對(duì)巷道頂板接觸區(qū)域和錨網(wǎng)索支護(hù)系統(tǒng)的破壞，自動(dòng)化超前支護(hù)系統(tǒng)與錨網(wǎng)索支護(hù)系統(tǒng)協(xié)同發(fā)揮支護(hù)作用，從整體上提高了巷道超前段支護(hù)效果。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用自動(dòng)化超前支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)超前液壓支架設(shè)計(jì)2）超前支架主要技術(shù)參數(shù)超前支架型式為左右分體、前后架結(jié)構(gòu)形式，支架的頂梁和底座采用多節(jié)鉸接結(jié)構(gòu)，左右架頂梁設(shè)有調(diào)架頂，同時(shí)設(shè)有側(cè)護(hù)或挑梁。運(yùn)輸巷超前支架平均支護(hù)強(qiáng)度為0.194MPa，初撐力為0.142MPa；回風(fēng)巷超前支架平均支護(hù)強(qiáng)度為0.297MPa，初撐力為0.218MPa；立柱型式為雙伸縮，立柱缸徑230mm。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用自動(dòng)化超前支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化超前支護(hù)控制系統(tǒng)控制技術(shù)難點(diǎn)

44、：高工作阻力、高可靠性超前支架重量必然會(huì)增加，如何讓笨重的超前支架安全、快速、自如的在頂板壓力大、變形嚴(yán)重的巷道中快速向前移動(dòng)，并且要求帶壓擦頂移架，這些都給超前支架的移架方式帶來(lái)挑戰(zhàn)。針對(duì)以上難題，設(shè)計(jì)了以超前支架電液控制為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程遙控操作系統(tǒng)，功能如下：一是可遠(yuǎn)程遙控操縱；二是實(shí)現(xiàn)快速移架；三是便于控制初撐力大??；四是可減少工作面兩端頭作業(yè)人員。自動(dòng)化超前支護(hù)系統(tǒng)提高了超前支護(hù)的安全性，解決了單體支護(hù)工人數(shù)量多、勞動(dòng)強(qiáng)度高和手動(dòng)控制鄰架操縱管路布置亂的難題，提高了移架速度，實(shí)現(xiàn)了快速安全移架，也可以實(shí)現(xiàn)控制初撐力大小的目的，滿(mǎn)足“低初撐、高工作”要求。保證了工作面和超前巷道內(nèi)成套裝備智能

45、化協(xié)同控制和采煤全過(guò)程自動(dòng)化無(wú)人生產(chǎn)，使工作面真正實(shí)現(xiàn)了完全自動(dòng)化。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用8.2煤礦光纖智能感知系統(tǒng)工程實(shí)例工作面概況工作面名稱(chēng)隆德煤礦101工作面標(biāo)高/埋深標(biāo)高為1001.81033.1m，埋深130m推進(jìn)長(zhǎng)度推進(jìn)長(zhǎng)度為3596m；煤厚可采煤層厚度為0.802.38m，平均厚度1.97m傾向長(zhǎng)度長(zhǎng)300m產(chǎn)狀煤層西北部厚而東南部薄，煤層厚度變化較小，煤層傾角122201工作面概況一覽表頂?shù)装鍘r石名稱(chēng)厚度/m巖性特征描述基本頂細(xì)砂巖8.28.6深灰色，泥質(zhì)膠結(jié)，為中等硬度，波狀層理，含細(xì)粒，夾砂巖薄層，層面中可見(jiàn)少許植物化石直接頂粉砂巖4.46.0灰色，泥質(zhì)膠結(jié)，為中等硬

46、度，波狀層理發(fā)育，具有劈理面，夾砂質(zhì)泥巖薄層，含植物葉片化石，偽頂泥巖0.30.5灰色，可見(jiàn)微斜層理，斷口具滑面，硬度小，易風(fēng)化呈粉末狀，含少許植物化石直接底粉砂巖9.211.5灰色，為中等硬度，內(nèi)含植物化石，巖芯完整，水平及波狀層理表8-5 煤層頂?shù)装迩闆r第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用工作面相關(guān)參數(shù)101工作面采用長(zhǎng)壁后退式綜采一次采全高工藝，全部垮落法管理煤層頂板。采用中厚煤層綜采設(shè)備?？紤]煤層埋深較淺，頂板較堅(jiān)硬，中間架液壓支架均選用高阻力的兩柱掩護(hù)型支架，液壓支架選型為ZY10000/13/26D，加強(qiáng)切頂和保證工作面支護(hù)穩(wěn)定性，共計(jì)161架中間架，過(guò)渡架型號(hào)為ZYG10000/14/2

47、8D，端頭架型號(hào)為ZT12000/16/32；同時(shí)考慮煤層較堅(jiān)固，采煤機(jī)均選用大功率采煤機(jī)。101工作面采煤機(jī)采用端頭斜切進(jìn)刀、雙向割煤、一刀一循環(huán)、每刀推進(jìn)0.8m的工作方式，三八工作制，采準(zhǔn)平行，每班23個(gè)循環(huán)。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用工作面巷道布置101工作面巷道布置圖如圖8-27所示。101工作面布置三條回采巷道：101工作面輔助運(yùn)輸巷道、膠帶運(yùn)輸巷道和回風(fēng)巷道。膠帶運(yùn)輸巷道和輔助運(yùn)輸巷之間的隔離煤柱寬度為20m。101工作面輔助運(yùn)輸巷與膠帶運(yùn)輸巷通過(guò)1-1煤層北翼輔運(yùn)大巷與北翼膠運(yùn)大巷形成工作面的運(yùn)輸、進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，回風(fēng)巷道通過(guò)1-1煤層北翼回風(fēng)大巷形成工作面的回風(fēng)系統(tǒng)。圖8-27

48、101工作面布置平面圖第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用回采巷道支護(hù)101工作面的回采巷道采用錨網(wǎng)支護(hù)，切眼采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)，頂板錨桿規(guī)格為18mm2000 mm的左旋螺紋鋼錨桿，間排距為10001000 mm。頂板錨索規(guī)格為17.8mm6500 mm ，間排距20003000 mm，巷道支護(hù)參數(shù)如表8-6所示。巷道名稱(chēng)巷道斷面尺寸斷面形狀支護(hù)形式101工作面膠運(yùn)巷道5.4m2.4m矩形錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)101工作面輔運(yùn)巷道5.2m2.4m矩形錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)101工作面回風(fēng)巷道5.4m2.4m矩形錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)表8-6 101工作面巷道參數(shù)表第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用8.2煤礦光纖智能感知系統(tǒng)工程實(shí)

49、例光纖感知內(nèi)容及方案序號(hào)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)內(nèi)容監(jiān)測(cè)目的1支架工作阻力液壓支架立柱油壓掌握工作面礦壓狀況2錨桿載荷監(jiān)測(cè)錨桿受力大小了解錨桿工作載荷和支護(hù)效果3頂板離層監(jiān)測(cè)巷道頂板淺部及深部位移量掌握頂板巖層穩(wěn)定性狀況4煤巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)巷道圍巖體應(yīng)力大小了解巷道圍巖應(yīng)力狀態(tài)5錨桿體應(yīng)力分布特征監(jiān)測(cè)錨桿桿體應(yīng)力分布特征掌握錨桿受力狀態(tài)表8-7 監(jiān)測(cè)實(shí)測(cè)內(nèi)容及目的第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)（1）工作面礦壓監(jiān)測(cè)方案在工作面液壓支架中共布置五個(gè)測(cè)站，第一測(cè)站包括靠近101工作面膠運(yùn)順槽端頭的1#5#液壓支架（中間架），每41臺(tái)間隔設(shè)置5臺(tái)支架為一測(cè)站，共25臺(tái)液壓支架，測(cè)站布置如圖8-28所示。在測(cè)站中

50、，由液壓支架輔助閥中的測(cè)壓孔引出油管連接光纖光柵壓力表，監(jiān)測(cè)液壓支架的工作阻力。圖8-28 液壓支架工作阻力監(jiān)測(cè)測(cè)站布置圖第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)（2）超前巷道礦壓監(jiān)測(cè)方案在101工作面的超前巷道中布置2組綜合測(cè)站，如圖8-29所示。在101工作面膠運(yùn)順槽和回風(fēng)順槽分別布置2個(gè)測(cè)站，綜一站距開(kāi)切眼100m，同一順槽的兩個(gè)測(cè)站間距為50m。監(jiān)測(cè)測(cè)站在工作面開(kāi)始生產(chǎn)之前布置好。在各測(cè)站超前巷道監(jiān)測(cè)斷面中，分別在兩幫打鉆孔埋設(shè)光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)、安裝光纖光柵測(cè)力錨桿和錨桿測(cè)力計(jì)，在巷道頂板安裝光纖光柵頂板離層儀。圖8-29 監(jiān)測(cè)測(cè)站分布圖第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用監(jiān)測(cè)方案實(shí)施（1）

51、光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)布置方案各測(cè)站中鉆孔間距為2m，回風(fēng)順槽和膠帶順槽的工作面?zhèn)?個(gè)鉆孔深度為3m、5m、10m、15m和20m，回風(fēng)順槽和膠帶順槽的區(qū)段煤柱側(cè)鉆孔深度為3m、6m、9m、12m和15m。101工作面的回采巷道沿煤層底板掘進(jìn)，煤層厚度約為2m，鉆孔高度距煤層底板1m，沿水平方向打鉆孔。每個(gè)鉆孔內(nèi)安裝1部光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)。以綜一測(cè)站為例，鉆孔及應(yīng)力計(jì)的布置參數(shù)如圖8-30所示，現(xiàn)場(chǎng)安裝圖如圖8-31所示。（a）鉆孔應(yīng)力布置平面（b）斷面中光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)斷面布置圖圖8-30 光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)布置方案第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用監(jiān)測(cè)方案實(shí)施（2）光纖光柵測(cè)力錨桿和錨桿測(cè)力計(jì)布置

52、在各綜合測(cè)站中，在超前巷道頂板中部安裝1個(gè)光纖光柵測(cè)力錨桿和錨桿測(cè)，在巷道兩頂角與水平方向成45角各安裝1個(gè)光纖光柵測(cè)力錨桿和錨桿測(cè)力計(jì)，在兩幫距巷道底板1m處各安裝1個(gè)光纖光柵測(cè)力錨桿和錨桿測(cè)力計(jì)，光纖光柵測(cè)力錨桿和錨桿測(cè)力計(jì)的布置如圖8-32所示，現(xiàn)場(chǎng)安裝圖如圖8-33所示。圖8-32 光纖光柵測(cè)力錨桿和錨桿測(cè)力計(jì)布置圖 圖8-33現(xiàn)場(chǎng)安裝圖第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用監(jiān)測(cè)方案實(shí)施（3）光纖光柵頂板離層儀布置在各綜合測(cè)站中，在超前巷道頂板中部安裝1個(gè)光纖光柵頂板離層儀，根據(jù)超前巷道的頂板巖層厚度分布，光纖光柵頂板離層儀的淺層固定在2m，深層固定在7m。光纖光柵頂板離層儀在斷面中的布置圖如圖

53、8-34所示，光纖光柵頂板離層儀的現(xiàn)場(chǎng)安裝圖如圖8-35所示。圖8-34 光纖光柵頂板離層儀布置圖 圖8-35 現(xiàn)場(chǎng)安裝第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用監(jiān)測(cè)方案實(shí)施（4）光纖光柵液壓支架壓力表布置光纖光柵液壓支架壓力表安裝在101工作面液壓支架監(jiān)測(cè)測(cè)站內(nèi)的液壓支架上，通過(guò)油管連接液壓支架立柱油路，監(jiān)測(cè)液壓支架的工作阻力。光纖光柵液壓支架壓力表的布置方案在之前小節(jié)工作面礦壓監(jiān)測(cè)方案中已有介紹，這里不再贅述，光纖光柵液壓支架壓力表的現(xiàn)場(chǎng)安裝圖如圖8-36所示。圖8-36 光纖光柵液壓支架壓力表現(xiàn)場(chǎng)安裝圖第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用8.2煤礦光纖智能感知系統(tǒng)工程實(shí)例監(jiān)測(cè)結(jié)果分析序號(hào)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)內(nèi)容1礦壓規(guī)律

54、分析初撐力，加權(quán)工作阻力，末阻力，來(lái)壓強(qiáng)度，初次來(lái)壓步距，周期來(lái)壓步距2液壓支架適應(yīng)性分析支架工作阻力頻率分布表8-7 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用8.2煤礦光纖智能感知系統(tǒng)工程實(shí)例監(jiān)測(cè)結(jié)果分析-來(lái)壓判據(jù)圖8-37 來(lái)壓判據(jù)曲線(xiàn)101工作面液壓支架的循環(huán)末阻力分布主要分布在15MPa32MPa，均方差49MPa，來(lái)壓判據(jù)分布在2038MPa，來(lái)壓判據(jù)差異較大，但來(lái)壓判據(jù)都在各液壓支架的額定工作阻力39.8MPa以下，在液壓支架的可支撐壓力范圍內(nèi)。第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用8.2煤礦光纖智能感知系統(tǒng)工程實(shí)例監(jiān)測(cè)結(jié)果分析-工作阻力在線(xiàn)監(jiān)測(cè)圖8-38 3#液壓支架工作阻力-時(shí)間曲線(xiàn)圖圖

55、8-39 44#液壓支架工作阻力-時(shí)間曲線(xiàn)圖第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用8.2煤礦光纖智能感知系統(tǒng)工程實(shí)例圖8-40 礦壓監(jiān)測(cè)預(yù)警界面圖8-41 85#液壓支架工作阻力-時(shí)間曲線(xiàn)圖監(jiān)測(cè)結(jié)果分析-工作阻力在線(xiàn)監(jiān)測(cè)第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用8.2煤礦光纖智能感知系統(tǒng)工程實(shí)例測(cè)站初次來(lái)壓步距/m初次來(lái)壓步距平均值/m周期來(lái)壓步距/m周期來(lái)壓步距平均值/m第一測(cè)站32.331.3211.710.94第二測(cè)站30.911.1第三測(cè)站30.210.0第四測(cè)站30.510.5第五測(cè)站32.711.4通過(guò)對(duì)101工作面液壓支架的工作阻力監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行整理，統(tǒng)計(jì)各測(cè)點(diǎn)的平均初次來(lái)壓步距，以及10次周期來(lái)壓步距，

56、得表8-9所示的101工作面初次來(lái)壓步距和周期來(lái)壓步距。由表8-9可知，101工作面初次來(lái)壓步距為30.232.7m，初次來(lái)壓步距平均值為31.32m，與理論結(jié)果29.84m相差不大；周期來(lái)壓步距為10.011.7m，周期來(lái)壓步距平均值為10.94m，與理論結(jié)果12.18m基本一致。表8-9 101工作面初次來(lái)壓步距和周期來(lái)壓步距統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析-礦壓規(guī)律第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用8.2煤礦光纖智能感知系統(tǒng)工程實(shí)例101工作面液壓支架工作阻力基本呈對(duì)稱(chēng)分布，中部區(qū)域液壓支架工作阻力較高，兩端測(cè)站支架的工作阻力較低，其主要原因是工作面兩端頭的端頭支架對(duì)頂板有很好的支撐作用，分擔(dān)了頂板壓力，致使

57、兩端附近的液壓支架初撐力和工作阻力較低。工作阻力統(tǒng)計(jì)合格率為74.92%，初撐力統(tǒng)計(jì)合格率為69.26%，與已采工作面對(duì)比，101工作面液壓支架初撐力合格率得到明顯改善。表8-10 101工作面液壓支架適應(yīng)性評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析-支架適應(yīng)性測(cè)站平均工作阻力/MPa工作阻力合格率平均初撐力/MPa初撐力合格率第一測(cè)站15.7274.92%13.9169.26%第二測(cè)站23.6022.55第三測(cè)站25.4923.96第四測(cè)站24.8323.54第五測(cè)站17.6516.85第八章 智能采礦系統(tǒng)工程應(yīng)用8.3智能掘進(jìn)工作面工程實(shí)例曹家灘煤礦2-2煤層上距1-2煤層平均間距28.93m，下距3-1煤平均間距35.69m，平均埋深286m；煤層厚度8.4712.03m，屬厚煤層；頂板主要為粉砂巖、細(xì)粒砂巖，次為中粒砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖；底板主要為粉砂巖、次為細(xì)粒砂