同忻煤矿千万吨综放面自动化技术探索与应用

韩建斌 ，董合祥

（同煤国电同忻煤矿有限公司，山西 大同 037000）

0 引 言

随着我国煤炭工业的快速发展，综采工作面设备可视化、自动化、智能化程度得到了大幅度提高[1-6]。全国已有不少矿区对综采自动化技术进行了有益的实践和探索，但对于特厚煤层综放自动化工作面尚无成功的实践案例。同煤集团结合自身的实际情况，在国资委配套资金的支持下，决定以同忻煤矿8202综放面为试验田，推动以液压支架电液控制为基础的自动化远程控制技术的探索与应用，为类似条件下的矿井自动化、智能化积累宝贵经验。

1 同忻煤矿8202综放面开采地质条件

同忻煤矿位于大同煤田东南，是同煤集团千万吨矿井之一，所采煤层为石炭系C3～5#层。8202综放面位于井田北二盘区，该面平均埋深479.12m，工作面走向长2184.5m，倾斜长度200m，煤层均厚15.26m，平均倾角1.5°，机采高度3.9m，放煤高度11.4m，采放比1：2.91。该面采用低位放顶煤生产工艺，ZF15000/27.5/42型支架管理顶板，8202综放面钻孔综合柱状图见图1。

图1 8202综放面钻孔综合柱状图

2 千万吨综放面自动化开采关键技术

8202综放面煤层覆存条件简单，属特厚煤层坚硬顶板，开采强度大，为千万吨综放工作面，自动化技术在此类条件下的还没有成功的案例。该面的自动化开采关键技术以天玛电液控制为基础，包括采煤机自动截割、支架自动跟机移架、支架自动放煤、视频监控技术。

2.1 采煤机截割关键技术

8202综放面采用的机组为德国进口艾柯夫SL500型机组，采用割煤端部斜切进刀割三角工艺，为保证工作面“三直两平”，机组在端部需来回扫底煤，保证前后刮板输送机水平推出，根据此采煤工艺要求和工作面长度，经过反复试验，编制了适应该面条件下的自动化割煤状态表，共编辑22个状态，见表1。其中，最关键的参数是确定自动化状态的转换位置，以满足机组按正规循环自动割煤和保证支架自动跟机移架的要求。

表1 SL500煤机自动化割煤状态表

2.2 液压支架自动跟机移架关键技术

8202综放面共布置有液压支架118台，该面引进北京天玛的SAC型电液控制系统，该系统能大幅度提高支架控制的方便性、可靠性、安全性和自动化程度，为高产高效生产奠定了基础，图2为SAC型电液控制系统配置连接图。

图2 支架SAC型电液控制系统

支架跟机自动化是通过设置支架控制器的程序实现的，即“跟机参数”、“移架参数”、“护帮板参数”和“推溜参数”。经过现场反复试验，对跟机程序的不断优化和跟机参数的不断调整，确定了满足该面支架自动跟机的最优参数，即超前机组位置4架的支架，收护帮板和前伸梁；滞后机组位置4架的支架，自动移架；滞后机组位置6架的支架，伸收缩梁和护帮板；滞后机组位置14架的支架，推前溜，主要跟机移架参数见表2。

表2 主要跟机移架参数

2.3 放顶煤关键技术

8202综放面回采的是石炭系C3～5#煤层，煤层平均厚度15.26m，如何高效的将顶煤放出，是一个很关键的问题。工作面所有的中间支架和过渡支架，均安装了倾角传感器和放煤控制器，通过设置控制器中“放煤参数”，可通过“时间参数”和“倾角参数”来控制后摆梁和后插板的动作，实现单架手动放煤和单架自动放煤，并能设定放煤循环次数。由于目前在煤矸识别方面，仍没有安全有效的办法，最后一名放煤工把剩余的顶煤放净，做到“见矸关窗”，控制器主要放煤参数见表3。

表3 主要放煤参数

2.4 视频监控关键技术

为确保实时动态掌握工作面情况，工作面共安装40台摄像仪，这40台摄像仪能根据采煤机的位置，自动切换，确保采煤机割煤环境始终处于视频监控当中。此外，我们还在工作面特殊区域安装摄像仪，包括前后刮板输送机机头、机尾、转载机、工作面安全出口、设备列车集控中心、皮带头等，这些特殊区域摄像仪能实时动态监测这些关键部位的运行情况、煤流情况，工作面安装摄像仪见图3。

图3 井下支架主顶梁摄像仪

3 结 论

1）以同煤集团同忻煤矿8202综放面为研究对象，探索了适应该面开采技术条件的自动化技术方案，包括采煤机自动截割技术、液压支架自动跟机移架控制、自动放顶煤控制等关键技术，并依据方案进行了现场实施。

2）该面自动化技术的应用，既保证了安全生产，改善了作业环境，又提高了劳动效率，同时使工作面的可视化、信息化、数字化提升到一个新的水平。