智能化综掘工作面装备配套与应用研究

王鹏飞

（山西沁新煤业有限公司新源煤矿，山西 长治 046500）

1 工程概况

山西沁新煤业有限公司新源煤矿以往综掘工作面全部采用EBZ-132型掘进机，配备可伸缩皮带输送机进行截割、转载、运输连续性作业线掘进作业，全断面跟顶跟底掘进，一掘一支的作业方式，循环进度2.4 m；截割时先从底部切割掏窝槽，然后按照设定的截割程序进行截割；采用掘进机装煤，通过二运皮带运至胶运顺槽皮带，再转运至采区输送机山下皮带。

该掘进工艺在实践过程中问题颇多，主要表现在：（1）在迎头操作掘进机作业，存在安全隐患；（2）集中控制的带式输送机需要人工清理於堵煤矸；（3）掘进机截割期间需要在掘进机和各带式输送机转载点安排专人专岗；（4）掘进作业期间，自动化程度不高，工作劳动强度大。针对新源煤矿复杂的地质条件，必须提升综掘工作面装备的水平，将智能化理念应用到掘进开采中来，进一步优化掘进工艺，从而实现智能化综掘工作面的开采与应用。

2 智能化综掘工作面配套设备的应用

在12212机巷进行智能化综掘工作面配套设备的应用试验。12212机巷为半煤岩巷道，断面尺寸宽×高=5.0 m×3.0 m。通过山东兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿的技术引进，结合新源煤矿的地质实况，形成了EBZ200综掘机+远程遥控截割系统+齿辊式破碎机+1 m宽带式输送机+集控中心+负荷中心等为配套的智能化综掘系统装备。

2.1 智能化掘进机

12212机巷安装了EBZ200新型智能化综掘机，配置ZZK127-2型工作面自动化装置。技术参数：机身外形尺寸为11 900 mm×2620 mm×2120 mm，爬坡能力±18°，总重85 t，装机总功率392 kW，最大截割硬度100 MPa，最大定位截割宽度6.2 m。

EBZ200综掘机在智能化方面新增远程遥控功能、故障健康诊断功能、数据上传功能，实现了综掘设备远程操作和数据上传，遥控距离可达50～100 m，为智能化综掘工作面的建设奠定了基础。

EBZ200综掘机在安全性方面新增芯片感应防人员接近系统，当设备正常工作时，设备边缘1～3 m范围内如有非作业人员接近，设备会连续报警，提示操作人员注意安全，小于1 m时设备立即停机；新增行走和后退声光语音报警系统，设备前进时后灯红色指示，设备后退时后灯用作照明；新增检修模式下只能用液压泵启动功能，减少了因误操作启动截割头伤人的危险；新增驾驶室门和开关门闭锁装置，当驾驶员打开驾驶室和打开开关盖时停电闭锁；新增人员检修与操作位置防滑设计和操作手柄分功能不同颜色设计，同时在机身两侧、前后增加急停按钮，在驾驶室内和手持遥控器上各增加一处急停按钮，无论在设备运转中，还是在移机时均提高了安全性。

2.2 带式输送机可视化集控系统

12212机巷设计采用DSJ100/63/2×110型带式输送机，设备参数：带宽为1000 mm；带速为2 m/s；将以往0.8 m宽带式输送机调整为1 m宽的DSJ100/63/2×110型带式输送机；最大运距为2000 m；电机功率220 kW。带式输送机转载点全部采用封闭式挡煤板和顺煤板，过煤宽度设置为0.7 m。

针对巷道4部带式输送机设备，基于ZZK127-2型自动控制装置，布置安装了带式输送机可视化集控系统。在每部带式输送机转载点安设有高清夜视摄像头，将采集到的带式输送机运行参数通过监控主机传输到手持移动终端。带式输送机可视化集控系统应用后，工作人员在地面控制中心的监控主机上就可以查看12212机巷各转载点的实时影像，针对出现的异常情况可以及时地进行处理；井下巡检人员利用手持移动终端可对12212机巷各视频监控岗点进行监控，针对异常情况可以及时进行处理。

1 m带宽带式输送机的应用有效地解决了12212机巷长距离运输皮带洒煤、漏煤现象，带式输送机可视化集控系统应用后只需要1名巡检人员即可完成该巷道带式输送机转载点的巡检工作，减员增效效果显著。

2.3 齿辊式破碎机

针对运输系统大块煤及矸石卡堵问题，通过布置齿辊式破碎机进行破碎的方案进行解决。在12212机巷第4部带式输送机机尾区域加工重型承载段，布置安装1台2PLF90/250型齿辊式分布式破碎机，并接入到第5部带式输送机机头位置。煤料从第5部带式输送机机头落煤到破碎机上进行封闭破碎作业，降低大块煤及矸石粒度至0.2 m以下。齿辊式破碎机的应用有效地解决了运输系统大块煤及矸石卡堵问题，设备由集控中心控制，设备运行稳定，自动化程度高。

2.4 集中控制中心

工作面综掘机远程遥控截割系统和带式输送机集中控制系统合并布置。集中控制中心布置在12212机巷带式输送机机头处，主要由监控室、塔式主机、无线基站、电源、摄像仪等部分组成。监控室用来控制设备系统，塔式主机用于系统数据集成，无线基站用于工作面视频及无线设备的连接和数据采集，电源用于无线基站及设备供电，摄像仪实现对设备运行的图像采集。

集中控制中心的建立，可以对12212机巷实现综掘机、带式输送机、破碎机等设备的可视化、自动化集中控制；进行设备启停、综掘机截割等操作；可以对巷道多个工作岗位进行合并，减少12212机巷掘进作业时的工作人员；进一步提高掘进设备的智能化和自动化程度。

3 智能化减员增效设备

3.1 CMM2-25型液压两臂锚杆钻车

采用CMM2-25型液压两臂锚杆钻车，该机与掘进机、钻装机组配套使用，能快速完成支护工作，实现作业平衡，有效提高了巷道支护作业的智能化和机械化。CMM2-25型液压两臂锚杆钻车具有以下特点：（1）整机为模块化设计，能够实现快速组装及维修；（2）钻车操作简单，两个钻臂仅需2人即可完成所有钻进锚固作业；（3）操作台及人工平台具有升降功能，解决了高方位孔的施工作业困难的问题；（4）通过顶紧装置进行钻车稳固，保证工作时钻车的稳定性，保证了人员的安全；（5）伸缩钻臂可实现前后自由伸缩，具有跨皮带锚固作业的功能。

12212机巷应用CMM2-25型液压两臂锚杆钻车后，钻进平均速度提高到1.25 m/min，掘进迎头支护效率提高了35%左右，每班施工人员由8人减少至5人，减员增效效果显著。

3.2 胶运顺槽车

12212机巷选用WC8E（B）型防爆顺槽车，用来运输重量小于8 t的小型设备和材料到掘进迎头。WC8E（B）型防爆顺槽车参数：整机质量10 000 kg，最大牵引力70 kW，最大纵横向爬坡度14°，最大举升角度45°，最大举升高度3650 mm。

12212机巷应用WC8E（B）型防爆顺槽车每天一车即可完成工作面一天10 m进尺的支护材料用量，对比以往采用带式输送机运输掘进支护材料，可减少3名辅助运输工人，减员增效效果显著。

4 应用效果分析

（1）减员增效效果明显。智能化综掘装备的应用实现了掘进作业中多岗合一，巷道作业工作人员大幅度减少，每班只需要6人即可完成正常生产。

（2）有效降低了工作人员的劳动强度。2PLF90/250型齿辊式分布式破碎机、CMM2-25型液压两臂锚杆钻车等设备的应用，使得掘进作业中的智能化和自动化程度大幅度提高，工作人员的劳动强度大幅度降低。

（3）掘进安全系数提高。综掘机远程遥控进行截割作业，破碎机对大块煤及矸石的破碎作业，操作液压两臂锚杆钻车，都使得掘进工序中无人或少人，减少了掘进作业中的安全隐患点，掘进作业安全系数提高。

（4）大幅度改善作业环境。智能化综掘装备的应用，使得工作人员可以远离高煤尘和高噪音工作环境，有效提高了职工作业环境舒适度。