综采自动化系统在阳煤集团一矿S8310大采高工作面的应用

  吕维赘  崔贵波  卢  鑫

 （阳煤集团一矿，山西省阳泉市，045008）

摘  要  分析了阳煤集团一矿S8310大采高工作面的概况，介绍了S8310大采高工作面综采自动化系统架构及实现的功能，详细阐述了S8301大采高工作面综采自动化系统的应用情况，最后分析了S8301大采高工作面综采自动化系统的应用效果。

关键词  阳煤集团一矿  大采高工作面  综采自动化系统  应用 中图分类号  TD67 

1  S8310大采高工作面概况

1.1  工作面主要技术参数

 S8310大采高工作面走向长为1023 m，倾向长为220 m，煤层厚度为6.35～6.60 m，平均厚度为6. 51 m，开采储量为1.866 Mt;煤层倾角为1～130，平均为60；工作面为15#煤一次采全高，采用走向长壁一次采全高综采自动化采煤法，采用全部跨落法管理顶板；工作面沿煤层顶底板推进，平均采高为6.5 m，循环进度为0.8 m。

1.2巷道布置及断面特征

 S8310大采高工作面采用一进两回开切巷十走向高抽巷的方式布置。其中进风巷(5.4 m×3.6m)、回风巷(4.6 m×3.6 m)、切巷(9.5 m×4.5 m)沿15#煤上层布置，内错尾巷沿距15#煤层顶板上方8～11 m的泥岩布置，走向高抽巷沿K4灰岩下面的泥岩布置，距15#煤层顶板60～66 m。S8310大采高工作面巷道布置图如图1所示。

1.3S8310大采高工作面设备选型

 S8310大采高工作面为大采高一次采全高工作面，设备主要包括SL1000型采煤机、ZY12000 -30／68D型电液控支架、“三机”（刮板输送机、转载机、破碎机）、泵站、供电设备、单机控制设备和自动化集中控制设备等，具体选型见表1。

2综采自动化系统架构及实现的功能

 S8310大采高工作面综采自动化系统由地面监控系统、网络传输系统和工作面监控系统三大部分组成，其架构图如图2所示。

 综采自动化系统可实现以下功能：

 (1)工作面生产设备自动化。通过井下集中控制平台对工作面生产设备实现集中控制。

 (2)工作面生产过程自动化。通过对井下工作面生产设备的集中控制，实现割煤、移架和推溜等回采工艺的回采过程自动化。

 (3)工作面在线监控。通过井下集中控制平台对设备工作电流、电压、关键部位和设备轴承温度、油位等工作面设备情况实现在线监控。

 (4)工作面情况视频传输。通过井下集中控制平台实时将井下工作面情况传输至地面调度室。

3综采自动化系统的应用

3.1  中部自动跟机拉架应用

 (1)第一阶段。试验初期在工作面分段进行自动跟机拉架作业，由厂家设定程序并现场指导，队组配合完成。跟机自动化拉架工序为：在超前采煤机9架（距前滚筒3架）开始收护帮板——采煤机割煤——支架滞后采煤机7架（距后滚筒2架）开始拉架伸前探梁并展开护帮板——滞后25架开始推溜。

 (2)第二阶段。综五队员工已能自主完成中部自动跟机作业，自动跟机作业时工作面只需要2名机组司机和2名监护工（一名跟在采煤机后面监测支架的拉架状况，另一名在支架前面监测支架收护帮板和前探梁收缩情况）就可实现生产作业。其中2015年3月15日原班采用自动化跟机作业，割煤9刀，出煤16002 t，已基本达到人工作业水平。

 (3)第三阶段。中部自动跟机作业在工作面生产过程中已成为正常生产工艺，工作面实现了中部自动跟机拉架的自动化。

3.2端头斜切进刀自动跟机拉架应用

 2015年3月19日开始试验端头斜切进刀自动跟机拉架，首先进行了机尾的自动跟机拉架应用。中部自动跟机拉架至116架时，进入自动拉机尾阶段，117～123架不拉架，124～130架机尾为过渡架，端头架已提前拉架割透第一次机尾开始反向斜切进刀至100架时，123～117架顺序自动移架，机组继续往后退至95架时，130～101架顶溜，然后机组向机尾开至101架时，130～124架顺序自动移架，第一次拉机尾结束；机组割透第二次机尾，进入扫煤程序，扫干净煤往出退机组时，机组开至125架再向机头开，从123架开始往前依次拉架，进入中部跟机阶段，机组开至108架时，130～114架顶溜，机组开至98架时，130～124架顺序自动移架，拉机尾结束。同样进行了机头的自动跟机拉架试验。截至3月底，S8310工作面中部自动跟机试验、端头斜切进刀自动跟机拉架试验也已基本实现。

3.3  采煤机记忆截割拉架应用

 2015年7月18日进行了采煤机的自动截割和支架的中部跟机及其采煤机的自动割三角煤自动化联合应用，应用结果为：采煤机从30架往后开始试验，给采煤机传人自动化的程序，然后编辑采煤机在不同的支架段内，输入采高、卧底量及其采煤机的行驶速度，同时把支架的跟机自动化参数设置好，采煤机从65架往前开始试验，中部跟机跟到18架时支架停止自动移架，当采煤机从18架到机头前滚筒割透三角煤时，采煤机停止向前牵引，根据机头三角煤处滚筒卧底量的设置，前滚筒自动向下摇刀，直到降到所设置的卧底量位置，后滚筒向上摇起，升到所设置的采高位置，此时采煤机向后牵引。

4综采自动化系统应用效果分析

4.1  综采自动化系统的优点

 (1)节省了人力，降低了劳动强度，人工操作时工作面正常作业需6人，且每人劳动量都很大。而使用自动跟机作业只需4人，这些人只是监护设备运行，不需任何操作。

 (2)减少了操作工序，提高了系统自动化程度，程序能够按照作业工序进行作业。

 (3)保障了作业场所作业人员的安全，自动化的应用将大批现场操作人员从工作面恶劣的环境中撤离出来，大大降低了工作面的人身事故率，保障了职工的生命安全。

 (4)提高了生产效率，减少了人员主观因素反复开停机，使得整个采煤过程连续进行，实现了综采面的高产与高效。

4.2  应用过程中出现的问题

 综采自动化系统在S8301大采高工作面应用过程中也出现一些问题，一是自动跟机拉架后支架层次不齐；二是部分支架达不到初撑力；三是拉架时间间隔不一致；四是机组速度较快时自动跟机拉架跟不上，出现“跳越式”拉架等一些现象；五是个别支架前探梁伸出插入煤壁护帮板展开后与煤壁之间形成夹角，不能有效护帮；六是局部地段由于煤壁不齐，支架拉架后前探梁不能伸出去；七是在不同的支架段内需要输入不同的采高及其卧底量，需要根据工作面的不同采高及其底板条件及时地调整相关参数；八是根据工作面的地质条件，需要适时地人为干预间断自动化功能，例如当工作面片帮煤大时，需要人为地即时调整采煤机的速度和采高；九是采煤机在机头位置遇到的问题，根据工作面地形及其工作溜的上窜下滑，需要调整采煤机割透三角煤的停机位置及其在三角煤处的滚筒卧底量，另外在机头机尾位置割透三角煤时需要增加一步清扫浮煤的程序，否则在移动机头或者机尾时不容易移到位。

4.3  综采自动化系统改进意见

 因综采自动化系统是在一个比较理想化的环境下工作，与实际生产条件吻合度不高，在应用初期自动跟机系统不能有序进行，根据实际情况应对工作面及支架设定程序做进一步改进：

 (1)试验初期，工作面采高为6.3 m，由于顶板难以管控，出现片帮等现象，自动跟机系统难以实现，经研究决定，将采高降至5.5 m才能实现中部自动跟机作业。

 (2)自动跟机系统移架时，主要依据支架本身压力决定，试验初期移架压力设定为25 M Pa，使支架下缩量不能保证（不能带压移架或出现支架挤、咬现象），对顶板管理有一定影响，设定为28 M Pa后，经过一段时间的试验效果比较理想。