滨湖煤矿12212工作面薄煤层智能化采煤技术实践

文 /巩 利 单少翌

一、12212工作面概况

山东能源枣矿集团滨湖煤矿12212工作面为12下煤层工作面，位于-465水平，属于122采区，地面标高+33～+36m，工作面标高-472.8～-496.7m。工作面开采范围主要在深部，预计最大下沉量为700mm，破坏程度为Ⅰ级。工作面走向长约552～762/657m，倾斜长约203m，切眼长约209m，工作面面积110237m2。工作面煤层为上石炭统太原组（C2P1t）12下煤。工作面材料巷至切眼处受冲刷影响煤层变薄，其他煤层总体较稳定，煤层产状平缓，局部略有起伏，厚度0～1.60/1.50m，煤层结构较简单，个别点含一层夹矸，厚度0.03～0.23m，夹矸为泥岩、粘土岩、砂质泥岩和炭质砂岩，局部含黄铁矿结核。工作面两巷断层落差大于1.0m的局部地段，受断层牵引影响，煤层厚度有一定的变化，但变化范围较小。煤层倾角2°～7°，平均4°。煤层可采性指数为0.85，煤厚变异系数为19。

二、12212工作面智能化采煤机组情况

1. 采煤机

工作面选用MG400/870-WD型双滚筒型采煤机。本型号采煤机是一台采用多电机驱动、截割电机横向布置的薄煤层无链电牵引采煤机，适用于煤层厚度1.25～2.35m，煤层倾角不大于35°，煤质中硬的煤层中开采。滚筒直径1.15m，滚筒截深0.7m。

2. 刮板输送机

工作面选用SGZ-764/500型刮板运输机，是一种适用挠性牵引机构运行的连续运输机械，可以实现采煤工作面运、装、卸煤的机械化，同时还是采煤机的运行轨道。

3. 液压支架

工作面基本架选用ZY4000/09/18D型电液控液压支架135架，端头支架选用ZT4000/12/24YD型电液控端头液压支架4架。

三、12212工作面薄煤层智能化采煤技术路径

滨湖煤矿薄煤层智能化采煤系统主要由采煤机监控系统、支架电液控制系统、视频监视系统、集成供液系统、运输设备远程控制系统五个子系统组成，五个子系统上传的数据和影像由监控中心计算机进行集成或处理后，生成直观形象的图形或动画，智能化岗位工程师据此通过各类操作台实现对工作面设备的协调管理和集中控制。

1. 采煤机监控系统

采煤机监控系统采用摆角传感器实现采高自主定位，采用位置编码器实现位置自主定位，进而实现记忆截割功能；具备有远程双向通讯功能，可实现远程监测与控制。实现以记忆截割为主，人工就地干预和远程干预为辅的生产工作模式。

（1）采高定位。摆角传感器实时感知摇臂的高度摆动的位置，作为采煤机自动调高系统的信息反馈回主控制器，通过一定数学模型准确计算出摇臂的实时采高。

（2）位置定位。在采煤机牵引部安装位置传感器，通过控制器的数据处理模块，计算采煤机的位移信息，输入到建立的数学模型，精确地对采煤机实现位置定位。

（3）记忆截割。具有适合工作面采煤工艺的记忆截割程序，可实现采煤机在工作面自动截割运行，且人工干预数据可实时覆盖原记忆截割数据。

在工作面生产之初，采煤机进入学习模式，手动操作割煤作为示范刀，记忆截割系统采集、存储采煤机各位置下行进方向、速度、左右摇臂高度等姿态信息。在下一刀割煤时，根据记忆的截割轨迹进行自动割煤。当煤层条件发生较大变化时，可以通过人为就地干预进行记忆截割数据实时修正。

（4）远程控制。通过监控中心计算机控制采煤机各种动作。采煤机进行记忆截割时，人工根据工作面情况可以通过监控中心计算机随时干预采煤机运行并对记忆截割数据实时修正。

2. 支架电液控系统

工作面每台液压支架上配置一套26功能支架控制器核心控制部件，利用网络平台传输控制命令，通过电液控制液压元件驱动液压支架油缸动作，完成液压支架的动作控制。

（1）液压支架自动跟机。系统通过对采煤机位置及运行方向的识别，实现工作面液压支架跟随采煤机作业的自动化控制功能。包括跟机自动移架、自动推溜、跟机自动喷雾等控制。

（2）远程控制。根据视频及数据监控信息，通过监控中心的支架远程控制操作台来控制液压支架的升柱、降柱、抬底、推溜等动作，远程控制工作面液压支架的自动跟机的“启、停”。

3. 视频监视系统

通过在工作面每3个支架安装一个朝向煤壁的摄像仪、每6个支架安装一个朝向支架的摄像仪，来实现监控中心和地面调度室对工作面状况的实时掌握。视频图像自动跟随采煤机切换，操作人员通过视频画面实时了解现场情况，为远程控制操作台的使用提供依据。

4. 集成供液系统

通过在顺槽入口设备列车组中集中设置水处理系统和自动配比系统，乳化液过滤系统，完成对工作面乳化液的自动配比、自动过滤和自动供液。

5. 运输设备远程控制系统

通过将刮板输送机、转载机、破碎机、胶带输送机的控制系统进行集成，实现对工作面运输设备的启停控制和一键顺序启停控制。

四、12212工作面劳动组织及作业循环

1. 劳动组织

工作面生产班由一名工长负责组织安全生产，配有综采自动化巡视工、综采自动化监护工、运输系统巡查工等相关工种的操作人员5人，生产+弹性检修班由一名工长负责组织安全生产和检修，配有综采自动化维护工、运输系统巡查工等相关工种的操作人员5人，全队合计26人。

2. 作业循环

（1）作业方式。12212工作面采用“三六”制作业制度，每班工作6小时，一个圆班由第一生产班、第二生产班和生产+弹性检修班组成。

（2）工艺过程。工艺过程为割煤→移架→推移工作面输送机。

五、12212工作面智能化采煤机组使用效果

智能化采煤机组的应用取得了“五个提高”效果。

一是提高安全可靠性。通过地面或井下远程操控，工作面实现了无人跟机作业，现场2人巡检，做到了“少人则安、无人则安”。

二是提高工作舒适度。工作面行走宽度由原来的0.6m增至1.6m，行走起来比较舒适。工作面全部采用LED照明，全过程自动化喷雾，生产环境好。

三是提高资源回收率。资源回收率达99%，混煤热值提高近400大卡/千克，年可创效2100万元。

四是提高企业效益。工作效率大幅提升，较传统装备产量提高了一倍。采煤工区在册职工由原来的60人，减至目前的26人，减幅达57%，现在每个生产班配备5人即可完成当班生产任务。回采工效达153.8吨/人·天，增幅达195%以上。通过降低采高、提升煤质、减人提效，年可增效4300余万元。

五是提高员工素质。智能化装备的实施应用，带动了一线生产工人业务技能素质的提升，组建了10人的大学生采煤班，采用“定向式、订单式、定标式”的培训模式，选派百名高学历青工到厂家学习，并邀请厂家技术人员现场辅导、传授要领等，增强现场实操和解决实际问题的能力，现场设备故障率和影响生产时间同比下降40%以上，职工“三违”率同比下降30%，均创出多年最低水平。