综采工作面采煤机记忆割煤技术的实现

1、综采工作面采煤机记忆割煤技术的实现摘要:采煤机是我国矿山高产高效的必备设备，随着开采技术的不断发展,原始的单一化采煤机已不能适应现代化矿山的开采需要。为提高矿山开采效率，提高矿山机械化程度，引进PLC电控系统实现采煤机记忆割煤技术，通过不断优化生产模式，实现矿山设备与计算机网络的结合，在减少工作人员的情况下能够完成对割煤机的远程操作，这一先进技术成功应用于某矿1130综采工作面。关键词:矿山机械;记忆割煤;远程控制RealizationofCoalShearerMemoryCuttingTechnologyinFullyMechanizedMiningFaceAbstract:Sheareri

2、sanessentialequipmentforhighproductionandhighefficiencyofmininginChina.Withthecontinuousdevelopmentofminingtechnology,theoriginalsingleshearercannotmeettheneedsofmodernmining.Inordertoimprovetheefficiencyofminingandimprovethedegreeofminemechanization,theintroductionofPLCelectriccontrolsystemtoachiev

3、ecoalminingmachinememorycuttingcoaltechnology,throughcontinuousoptimizationofproductionmode,toachievethecombinationofminingequipmentandcomputernetworksinthereductionofstafftocompletethecaseThelong-distanceoperationofthecuttingmachine,thisadvancedtechnologyhasbeensuccessfullyappliedtoShendongCoalGrou

4、pShijitaicoalmine1130fullymechanizedcoalminingface.Keywords:miningmachinery;memorycuttingcoal;remotecontrol0引言随着我国煤炭技术的发展，实现了从最早的人工采煤到近年来综合机械化采煤的历史性跨越，各矿山采煤工艺不断改进，煤炭开采量不断创新高，生产效率不断提高。采煤机的开采水平技术是衡量矿山效率的重要因素。目前，我国采用的双滚筒采煤机，遥控距离较短，设备行进速度、割煤量需要根据现场工作状况及时调整，如果出现故障就会导致整个采煤工作的中断，造成巨大的经济损失1。由于环境恶劣，采煤机司机现场操作

5、时，需要时刻注意采煤机工作状态，根据现场情况适时调整，同时容易出现人员伤害。远程控制下的记忆割煤方式解决了人员操作所带来的安全问题，与信息化、自动化相结合，实现了无人、少人模式下的煤矿生产2-3。目前我国国内的采煤机记忆割煤技术还不够成熟，针对国外较为成熟的记忆割煤技术，研究德国艾柯夫公司生产的记忆采煤机，其关键原理是利用位移、速度编码器来确定机身的定位以及摇臂倾角4。近年来，我国煤矿割煤技术发展较为迅速，研究成果也较为突出。如对MG80/200-BW采煤机进行国产化改造，设计出PLC电控系统对采煤机进行远程操作，现己投入某矿1130综采工作面生产使用。1 采煤机记忆割煤技术1.1采煤机记忆割

6、煤原理采煤机记忆割煤技术是计算机技术发展的产物，其工作原理是在示范模式下，根据工作面煤层起伏高低条件由采煤机司机先割一刀，控制系统将采煤机顶滚筒与底滚筒高度等运行信息进行存储，在多刀切割的情况下建立采煤机运行轨迹曲线。进入记忆割煤模式，采煤机根据运行轨迹曲线完成割煤，如煤层条件发生较大变化，则由采煤机司机手动操作割煤，并自动记忆调整过的割煤参数，具有简单、实用等特点5-。71.2采高及挖底的测量数据现场使用双滚筒割煤机，采煤机滚筒相关参数如图1所示。通过倾角传感器计算Y的数据，当采煤机滚筒割顶板时，滚筒高度H=R+Y+H1+AH1;当采煤机滚筒挖底时，滚筒高度H=R+Y-H1-H1。图1双滚筒

7、采煤机参数1.3摇臂倾角补偿根据倾角传感器获得摇臂倾角，其具体方法是：分别在采煤机左右摇臂各安装一个倾角传感器，通过采煤机割煤行为获得两滚筒倾角变化以及相对水平面的倾角变化量。倾角传感器是利用加速度可测量的原理，通过数学方法计算得出采煤机任一时刻的线速度。测量摇臂倾角时，为减少采煤机自身倾斜带来的误差影响，还可以在机身上安装1个双轴倾角传感器，用以记录计算机身俯仰角与摇摆角，从而对摇臂倾角进行补偿计算。在安装双轴传感器时，必须保证传感器安装面与被测物体的安装面完全紧靠、传感器轴线与被测面轴线平行的原则，减少因安装方式的错误带来新的误差，影响摇臂倾角的测量。1.4采煤机机身位置确定就对MG80/

8、200-BW采煤机进行国产化改造为例，通过D齿轮传感器定位采煤机的机身。具体原理是：通过检测采煤机行进过程中记录的D齿轮运转圈数来计算采煤机的位移，进而确定采煤机在综采工作面的合理位置，保证采煤机能够安全有效的运转。为减少传感器在在测量过程中产生的误差，误差一旦累积会导致采煤机位置的失准，除安装D齿轮传感器外还可以在工作面机头与机尾电缆槽的固定位置各安装1块复位磁铁。通过对传感器的复位进行机身位置的校正，减少在测量过程中的位置偏差，实现采煤机高效生产。1.5记忆截割技术实现记忆割煤机技术是通过采煤机记忆轨迹曲线进行切割，在采煤机轨迹运行曲线的形成过程中需要记录采高及挖地、摇臂倾角、机身位置的具

9、体数据，并实现对数据的不断更新。采煤机根据工作面煤层条件由采煤机司机先割一刀，电控系统割煤时的左右摇臂倾角、牵引力、机身位置、采煤机纵向倾角等参数存储并录入控制器中，采煤机司机能够通过对煤层起伏进行现场调整，之后生产过程中将由电控系统根据记忆的数据自动调整，实现采煤机自动割煤。学习刀结束后，通过采煤机电控系统记录的摇臂倾角、机身位置等数据绘制出如图3所示的运行轨迹曲线，其中Roof为割顶曲线，Floor为切底曲线。采煤机行走方向不同会使得左、右滚筒高度的不同。1.6多模式自动割煤由于工作面煤层条件的变化，采煤机记录数据时需要人工干预，对采煤机数据进行及时调整，以便在形成轨迹曲线时尽可能的减少误

10、差，对记忆采煤机做出正确的指导，保证矿山生产的高效进行。根据记忆割煤的发展模式，分为少人自动割煤与无人自动割煤两种模式少人自动割煤模式下，现场需要1名采煤机司机，必要时进行人工操作，人工干预得出的数据会录入电控系统，更新运行轨迹曲线。而无人自动割煤模式真正实现了无人高效的生产模式，采煤机根据记忆数据完成割煤过程，保障了相关工作人员的安全性，完全由控制系统自行根据记忆数据完成后续采煤任务。图3采煤机行动轨迹曲线2 采煤机远程控制系统在一般的采煤机生产中，由于环境艰苦，采煤机的运行会对采煤机司机造成不可控制的伤害，对其安全性无法保障。而远程控制的采煤机有效解决了综采工作面噪声大，容易冒顶的安全隐患

11、，通过PLC控制实现对采煤机记忆切割的生产模式，对矿山无人化生产具有重要的意义。在生产过程中，远程控制网络采用传输信号，能够保证传输信号快速准确的传输至采煤机，保证了采煤机的精准切割。同时，对综采工作面采煤机及实时工作视频进行远距离观测，实现了在巷道控制台远程控制和地面监测的功能8-1。02.1远程控制系统组成采煤机远程控制系统由视频系统和数据传输系统组成。其设备包括固定摄影仪和云台摄影仪。全方位采集机身动作以及周围环境等视频。采集到的视频通过光纤传至控制台集控制中心，为工作人员提供足够的现场信息，保证操作的安全性和有效性。控制设备、数据传输设备和数据接收设备构成数据传输系统的主要设备。矿山工

12、作人员利用相关设备对采煤机发出指令，信号由数据传输系统远程控制操作采煤机。PLC作为数据中转设备的核心，通过光纤将信号准确无误传送给控制系统，控制采煤机做出反应，实现了对采煤机操作的远程控制。2.2远程控制系统程序设计记忆切割过程中，电控系统中采用PLC控制器进行数据的处理、采集，并对采煤机输送运行指令，在采煤机故障时及时报警，与遥控器通信，启停联锁保护，以实现对采煤机运行状态的实时监测，提高对矿山生产进行更有效的指导。远程控制系统具有的灵活性与可扩展性，可以考虑采用BECKHOFF可编程控制器PLC,该控制器采用标准PLC编程语言。PLC控制器与采煤机通信采用MODBUS-P主站端口。为保证

13、控制系统的实时性与可靠性，采用PLCCAN总线通信协议来连接控制器与遥控器接收端。该控制系统能够更有效、更可靠的控制采煤机的运行。因此，能够保证操作人员在远程控制系统在指令下发的瞬间快速的实施。2.3系统安全性设计1）网络安全保障有效生产。当远程控制系统发生故障时，快速启动互锁功能不会使存储的数据丢失，能够保障恢复数据的同步性。不会因为远程系统的故障导致生产的停顿，进而造成巨大的经济损失。2)系统分级分配指令，防止交叉错误。本地系统对采煤发出指令，采煤机切换远程控制进而迅速执行该项操作，操作完成后与远程系统相连接。3 自动割煤及远程控制的应用某矿1130综采工作面采用PLC远程控制技术，该工作

14、面煤层赋存较稳定，在开采时留下来较多煤柱，采空区区域较大。顶板来压频繁剧烈。实施记忆割煤以来，根据某矿实际生产情况，采用少人模式自动割煤为主，根据煤层情况进行人工适当干预。经过长时间的使用证明，远程控制系统在保证煤矿生产的同时，通过实时传输网络更有效实现了对采煤机的精确切割，为工作面的无人化生产提供了技术性的支持。但是，使用过程中同样存在以下缺陷和不足:由于采煤机无法自动对煤层条件进行判断，故无法长时间使用无人控制模式；采煤机与控制系统之间的通讯不稳定情况造成数据的丢失和延时;对于某些特殊开采区域，采煤机不适合该区域的生产进行。4结论采煤机记忆切割模式的应用，有助于提高矿山的安全性，降低生产成本和工人的劳动强度；提高矿山开采效率，实现巨大经济效益；基于PLC控制的采煤机自动割煤技术提高了矿山机械化程度，为煤炭开采工艺的发展提供了进一步技术化支持。参考文献:1 煤矿监控新技术与新装备J.孙继平.工矿自动化.2015(01)2 虚拟仿真技术在监控无人综采工作面的应用J.崔科飞，崔建民.煤矿机电.2014(03)综采工作面视频监测系统的研究与应用J.许太山.煤炭工程.2013(S1)4新型煤岩识别技术在薄煤层无人综采工作面中的应用J.张翠平，孙志刚,霍俊杰，刘晓政.煤矿安全.2012(01)采煤机自适应记忆切割J徐志鹏,王忠宾，米金鹏.重庆大学学报