白洞矿综采工作面智能化采煤技术应用

2022-11-25 15:53
江西煤炭科技 2022年4期
关键词:机头输送机液压

严 鑫

(晋能控股煤业集团白洞矿业公司,山西 大同 037001)

白洞矿由于其工作面开采时矿压较大、系统稳定性差,加上采煤工艺复杂、大型机械设备较多,容易造成控制系统时效性差,不利于工作面开采。为了对采煤工作面各个控制系统及机械设备进行统一管理,决定搭建智能化综采工作面,将所有的采煤设备看作一个完整的系统,对各项关键技术进行准确把握和控制,每个单独的机械设备都是系统的一部分,通过系统配套集控中心,实现对采煤设备的统一管控,提升智能化水平[1-2]。智能化自动采煤系统架构如图1所示。

图1 智能化自动采煤系统架构

1 工作面概况

白洞矿设计能力为0.90 Mt/a,井田南北走向长度为2 000~3 000 m,东西倾斜长度为3 100~3 900 m,井田面积为9.85 km2,可开采煤炭储量为85.742 Mt。目前主要开采的是3#煤层,可开采煤炭储量为11.043 Mt,煤层厚度为5.0~5.9 m,平均5.6 m,煤层倾角为0°~8°,平均5°。该工作面面长为280 m,采用“两进一回”的“Y型”通风方式(进风顺槽为沿空留巷),即在工作面上布置有一条胶带进风顺槽、一条辅助进风巷和一条回风顺槽。

2 智能化采煤系统

通过设计智能化自动采煤集中控制系统,实现对采煤设备的实时监测和自动控制,采用综合化自动采煤方式,实现远程自动采煤、就地手动干预的目标[3]。采用智能化自动开采技术后,大幅减少了综采工作面上的操作工人,提高了工作效率,确保井下安全、高效开采。

装备配套情况:智能化综采工作面的装备配套包括1台采煤机,型号为MG750/1815-GWD,1台刮板输送机,型号为SGZ-1000/2×1200/280,1台转载机,型号为SZZ-1200/700,1台破碎机,型号为PLM3500,1台自移机尾,型号为12PZY2700,1套智能化系统,1套BRW400/31.5X智能乳化液泵站,1套BPW500/16智能喷雾泵站,2个QJZ-2000/1140-8组合开关,1套SAC支架电液控,2套KBSGZY-1250移动变电站,3套ZJT-500/1140隔爆本安型变频调速装置,1套供配电集中监测系统[4-6]。

3 智能化采煤技术分析

3.1 三机配套技术

工作面在遇断层时截割量较大,对采煤机的装机功率要求较大、机面高度要求较高、运煤量要求较大。采用双截割采煤机可以满足大功率要求,同时降低机面的高度,增加过煤空间。由于工作面的煤层厚度不一样,如变化幅度较大,要确保机巷的高度达到2.5 m以上。

在三机配套完成后,如果输送机的机头超过煤壁,超出距离在1.2~1.4 m时输送机的机头处于悬空状态,此时通过输送机的中部槽变线来控制机头超出煤壁的距离,一般控制在800 mm。将机头整体当作一个刚性结构,在机头和机尾处都增加一块与底板平行的大拖架,通过过渡支架的推移装置实现机头、机尾的推移。

按照自动推移输送机程序,应确保机巷有足够的卧底量;另外,工作面输送机的中部槽应采用异型结构,卧底量足够,便于清理浮煤。

3.2 自动跟机移架、推溜技术

在智能化自动采煤控制系统中,关键的核心技术是实现对液压支架的自动跟机移架和推溜技术。要确保在工作过程中液压支架跟机移架到位,液压支架顶梁与煤层顶板完全接触,且输送机的弯曲段不蹩卡。

采用综合双向跟机自动化、三角区全截深割煤、先推移刮板输送机后移架模式的割煤工艺,其一个完整循环过程如图2所示,整个循环过程分为10个阶段,其中1~4号和6~9号属于三角区割煤阶段,5和10号为工作面中部割煤阶段。

图2 跟机自动化周期循环作业阶段

在支架自动跟机移架时,采用擦顶移架方式[7],按照降架—移架—升架的顺序进行。按照时间控制方式,精确控制立柱运动时间以及平衡缸动作时间,在支架脱离顶板后不再进行降架,始终保持支架梁板与地面平行,然后抬底翘起支架底座前段,完成拉架动作,待支架移动到准确位置后抬升立柱和平衡缸,让支架顶部与顶板完全接触。

在自动推溜支架时,采取步进式推溜方式,推溜的距离是由支架自动推溜的时间和行程来决定的。一次推溜10架支架,采煤机每次过一架支架,待走过10架支架后,增加一架支架进行推溜。通过检测行程数据和观察视频系统,局部调整不到位的支架,确保输送机移动在一条直线上。自动推溜的工作流程如图3所示。

图3 推溜工作流程

3.3 无人值守运输技术

在智能化自动采煤系统中,通过集控中心远程控制沿线的机械设备,完成对设备的启停控制和自动监测。转载机和自移机尾同步工作,配合带式输送机液压张紧装置,转载机每割一刀煤向前移动800 mm,经过三次移动后,转载机共向前移动2.4 m,并自动收带。带式输送机采用的是永磁直驱系统[8],可以根据割煤量的大小及时调整输送机的速度,达到节能降耗的效果。通过集控中心实现设备的协同控制、在线监测和无人值守。

3.4 水处理技术

在智能化自动采煤系统中,水处理系统显得尤为重要,其中水质和乳化液是关键因素,必须对其进行有效管理。

水处理系统。在矿井地面建设污水处理站,每小时处理约100 t污水。经处理的用水达到生产标准后,将其储存在200 t水池内,并用多级泵将合格的水抽到新建的100 t水池中,供远程集中供配液系统使用,输送距离约10 000 m,可以有效地保证原水水质。在集中供配液系统中,对原水进行二次处理,通过反渗透加药处理装置,使三级过滤水量达4 t/h,二级过滤水量达20 t/h,可以满足远程喷雾系统的使用要求。

防污染管理。先对液压支架所用的油缸进行去铁屑、油污等清理,再进行油缸装配,装配完成后调试供液阀,使用现场的浓缩液进行调试,避免二次污染。在装配液压系统时,对各路管件、密封件、阀组等进行去毛刺、油污和防锈等处理,确保表面光滑干净。在工作面安装过程中,先安装水处理系统及相应管路,并对液压接头进行保护,防止外界污染。通过这些举措,有效地解决液压系统的水质污染问题,为智能化自动采煤提供保障。

4 使用效果

1)提高井下作业的安全性。通过地面或井下远程操控,实现了在线监测和无人值守,现场只需2人巡检,做到了“少人则安、无人则安”。

2)提高井下作业的舒适度。工作面行走宽度由原来的0.6 m增至1.6 m,增加了安全空间。工作面上采用LED灯照明,全过程实现自动化喷雾,生产环境得以改善。

3)提高煤炭资源的回收率。资源回收率达99%,混煤热值提高近400大卡/千克,年可创效2 100万元。

4)提高企业的生产效益。工作效率大幅提升,较传统装备产量提高了一倍。单班工作面的操作人员由原来的15人大幅减少至5人,回采工效从189 t/工提高到227 t/工。通过降低采高、提升煤质、减人提效,年可增效4 300余万元。

5)提高企业员工的素质。采用智能化装备,提升了一线生产工人的业务技能素质,采用“定向式、订单式、定标式”的培训模式,通过到厂家学习以及邀请厂家技术人员现场辅导、示范等教学,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。

5 结语

通过初步探讨智能化采煤技术,力图提升智能化综采设备的可靠性和准确性;白洞矿通过地面与井下工作面联调,在采用智能化自动采煤技术后,与原综采工作面采煤技术相比,单班工作面的操作人员由原来的15人大幅减少至5人,年节约人工成本约750万元,开采自动化程度得到大幅提高,回采工效也从189 t/工提高到227 t/工,生产效率也得到明显提高。

猜你喜欢
机头输送机液压
放疗中小机头角度对MLC及多靶区患者正常组织剂量的影响
上支承辊平衡缸液压控制系统的设计改进
带式输送机受料段结构改进
皮带输送机转载点缓冲破碎装置的研制与应用
液压扭矩扳手的不确定度评定
露天液压钻车
基于Polyflow的一出二挤管机头模拟分析
圆管带式输送机最佳悬垂度研究
带式输送机的技术现状及发展趋势
C919机头成都下线