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智能化联合采煤系统在煤矿开采中的运用分析

发表时间：2020/8/6 来源：《基层建设》2020年第10期作者：胡顺书

[导读] 摘要：在煤矿开采作业中，采煤系统保障着人员、设备以及资源安全，是采煤作业得以安全、顺利、快速进行的重要条件。

        云南省昭通市镇雄县能源局
        摘要：在煤矿开采作业中，采煤系统保障着人员、设备以及资源安全，是采煤作业得以安全、顺利、快速进行的重要条件。本文结合具体案例，详细探讨智能化联合采煤系统的设计以及在煤矿开采中的运用，旨在进一步提升煤矿开采效率，保障煤矿开采安全高效。
        关键词：智能化联合采煤系统；煤矿开采；设计；运用
        采煤系统是指回采巷道的掘进和回采工作在时间上的配合以及在空间上的相互位置关系，即回采巷道布置系统【4】。在进行采煤系统的设计、建设时，需根据矿区地形地势以及煤层厚度、倾角等实际情况进行。下面联系实际，详细探讨智能化联合采煤系统在煤矿开采中的运用。
        1矿区概况
        云南省昭通市镇雄县融安煤矿矿区内侵蚀地貌发育，矿区东高西低，北高南低。矿区内最大相对高差为450.3m。区内出露地层由新至老有：第四系（Q）、永宁镇组（T1y）、飞仙关组（T1f）、三叠系下统卡以头组（T1k）及二叠系上统长兴组（P2c），现分述如下：井田内主要有两层可采煤层，即C5b及C6a煤层。
        2煤矿生产系统设计与运用
        2.1煤炭运输系统。在该煤矿中引进综合机械化与自动一体化技术，由刮板运输机、胶带输送机等完成煤矿的输送工作。利用现代化输送技术与设备减少人力的投入，在提高资源输送速度的同时也实现对工作人员的间接性保护。工作面MG170/410-WD型采煤机截割下的原煤通过采煤机螺旋滚筒直接装入刮板输送机，由SGZ630/220型刮板输送机转载到各工作面运输巷的SPJ-80O型胶带输送机上，直接送往胶带输送机上山运抵井底煤仓，井底煤仓的煤溜至主斜井STJ1000/2×220型带式输送机运输至地面。
        2.2矸石运输系统。对于矿区内的人矸石，也主要利用输送机、输送带单滚筒绞车等完成输送。在煤炭开采作业中，利用上述机械设备将矸石有序提升到地面，运至矸石场堆弃。
        2.3材料、人员和设备运输系统。各工作面及掘进面所需材料和设备由地面经副斜井JK-1.6×1.5P型单滚筒绞车下放至一水平井底车场，由电机车牵引经轨道大巷运至用料地点或设备安放地点附近，由人工推到各区段石门内，再由各工作面轨道斜巷内的JD-0.5型绞车提升至各巷道平巷后，由人工送往各用料地点或设备安放地点。人员乘副斜井架空人车进入至井底车场，然后经轨道大巷人车和步行进入各工作地点【2】。
        3煤矿通风系统
        融安煤矿的通风系统主要由以下内容构成：2台FBCDZ-8-NO23C轴流式通风设备、4台YBF2-355L1-8-185kw型电机。上述设备组成一个完整的通风系统，负责矿井内的通风工作。对于采煤工作面，采用“u”全负压的通风方式达到通风目的【3】。
        4安全、生产监控系统
        该煤矿属于高瓦斯矿井，具有一定危险性。为确保整个采煤活动能安全、顺利进行，在矿区内设置安全监测监控系统。该系统按照《煤矿安全规程》以及《煤矿工业矿井设计规范》中相关规范与要求设定。根据矿井内的开拓方式以及采掘工作面配置情况，将风门、风速、瓦斯、负压等传感器设置在大巷、主要回风巷、采掘工作面以及机电硐室等位置。在该矿井中，生产监控系统主要负责监控各环节、各部位生产情况，采集各项数据信息，方便技术人员了解矿井内各县情况。为方便管理，对系统内部结构做适当的精简优化，即由一套监测装置来完成矿井内的生产监测与安全监测工作。该矿区地面中心站主要由打印机、传输接口、监测主机以及调试电话主机等设备构成。矿区内的生产监测系统与安全监测系统运用了现代自动化、智能化技术，具有一定的稳定性、精确性。在矿井运作过程中，通过该系统相关工作人员能够了解井下生产情况，能获得井上、井下各种环境安全参数以及生产工况参数，监测参数可长期连续以磁盘文件方式存储并自动进行统计分析。系统也具备自动报警功能，若矿井内相关参数超出系统中参数的监测范围，系统就会发出报警信息。
        融安煤矿矿区的安全与监控系统主要由监控主机、传输接口、地面分站、井下分站、传输电缆、各种传感器等组成。系统的网络环境为以太局域网，网卡是NE2000或兼容卡（10M/100M自适应）【4】。
        对于矿井下的监测分站，需安装在硐室或进风巷道中，这样便于监测与调试。在分站中接入各类传感器，分站接收到来自传感器的信息后，再通过局部工业光纤子环网将信息传输给综合自动化系统中心站平台。
        在掘进工作面分别设置相应数量的风筒传感器、粉尘传感器、局部通风机开停传感器以及工作面瓦斯传感器、回风流瓦斯传感器。上述传感器分别负责监测矿井中各项参数，并在工作面报警浓度、断电浓度分别≥1.0%、1.5%，复电浓度＜1.0时进行报警、断电与复电。在回风巷报警浓度、断电浓度分别≥1.0%、1.0%复电浓度＜1.0时进行报警、断电与复电【5】。下图具体反映了掘进工作面瓦斯传感器设置要求。

        图1掘进工作面瓦斯传感器设置
        对于掘进工作面的进风流瓦斯传感器，应使其贴近掘进头；而回风流中瓦斯传感器与回风流末端的距离不能超过5m。为了让瓦斯传感器能正常稳定运行，为了确保设备能及时、准确采集到各项信息，在设计时应将瓦斯传感器与顶板连接设计为垂直连接方式，并且瓦斯传感器安装位置要远离有水的地方。顶板与传感器之间的距离不能超出30mm，巷道壁与传感器的距离要大于20mm【6】。
        对于系统分站，要在一定程度上保证其的独立性，确保分站不会受通讯电缆影响。当通讯电缆出现短路等故障，并导致分站与地面中心站之间无法正常通讯时，井下分站也应保持稳定运行状态。具体的处理措施是：在分站附近设KDW65型矿用隔爆兼本安电源（独立供电＞2h），由该电源对分站进行供电，这样即使井下分站与地面中心站失去通讯联络，分站也能在该电源的支持下自动恢复正常运行状态，并根据预设开展监控、报警、断电以及复电等工作。煤矿采煤系统中的各分站之间应互不干扰、互不影响，当一分站出现意外情况运行状态受影响时，其他分站能够正常运转。
        5井下人员安全监测子系统
        为保障工作人员人身安全，建设井下人员安全监测子系统。系统主要由监测主站、监测终端、传输线路以及无线监测分站等构成，这些分部按照一定的指令与要求对井下人员进行跟踪定位，向相关安全负责人员提供人员位置信息。人员安全监测子系统中主要的软硬件设备有：读卡器、剪检卡显示器、系统软件以及计算机、传输设备、唯一性检测装置、放炮闭锁装置等。在矿区内设置专门的监控室，监控室的位置应是矿井安全监测监控地面中心站内。监控室要配备有系统软件、工控机以及不间断电源、激光打印机、信号避雷器、数据传输接口等相应台数。在矿区内设置人员管理分站，将分站位置选择在矿井巷道的交叉道口、进出口以及其他的关键位置，要保证环境相对良好、取电方便。矿区内的每个多功能分站需具备联卡功能，能识别相应型号的矿用读卡器。下井人员每人需配带一台识别卡，便于追踪位置信息
        结语
        综上所述，煤矿开采作业具有较高的复杂性、危险性，在开采过程中必须要有采煤系统的保障。单位要能根据矿区实际情况，依据国家以及行业提出的相关规范与要求，充分运用现代化技术手段构建智能化联合采煤系统，进一步提升系统的智能化水平，确保煤矿开采活动能安全、顺利开展。
        参考文献
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        [2]孙鹭,王宁,毕伟,张得宁.综采工作面采煤机线缆智能联动系统设计[J].煤矿机械,2019,40(12):4-5.
        [3]张鹏.探析煤矿智能无人采煤工作面开采关键技术[J].低碳世界,2019,9(11):120-121.
        [4]车明浪.无人工作面的采煤机智能控制技术[J].电子技术与软件工程,2019(15):101-102.
        [5]张振伟.智能化联合采煤系统在煤矿开采中的运用[J].技术与市场,2015,22(02):70-71.
        [6]吴佳梁,尹力,李勇,陈锷,苏健.智能化联合采煤系统及其关键技术[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2014,33(02):226-231.