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1、高瓦斯突出矿井综采工作面自动化系统的研究与应用,完成单位：山西新元煤炭有限责任公司,主要完成人员：崔建军、李伟林、刘 玮、付书俊、樊国成、管俊才、郗新涛、王书明、李霄尖、荆保平、于天柱、袁大小、柳军涛、崔志芳、李晓林 汇报人员：李晓林,研究背景及意义,针对近年来煤矿安全事故频繁发生的情况，国务院下重令要求全面提高煤矿开采技术整体水平。提高设备的运行管理和维护水平，降低运行管理费用，减轻工作人员的劳动强度，提高各种信息的传输和分析能力。对提高工作面生产效率，提高安全生产指标具有重要意义。,山西新元煤炭有限责任公司综采系统装备的机电设备技术先进、产运量大。此外，新元矿区煤层倾角小、设备可靠性高，是
2、综采面实现自动化的良好基础，作为阳煤集团高产高效矿井的典型代表，新元公司310205自动化综采工作面从2012年10月18日开始试生产，一年来，克服初期矿山压力大、压力传感器损坏、安全阀动作频繁等问题，积极与厂家配合寻求改进办法，迅速掌握了自动化设备的使用技术。自动化工作面在安全管控、生产组织、成本管控、配件消耗、劳动用工等方面均取得了良好的实效，增强了公司综合竞争力。新元公司310205自动化综采工作面也为集团公司推进煤矿产业升级、建设自动化矿井进行了有益的探索。,1,4,3,工作面条件概述,5,6,远程供液、配液系统,液压支架跟机作业,瓦斯监测与采煤机速度控制系统,工作面及其巷道矿压监测系
3、统,提 纲,工作面设备总体配套,2,7,采煤机自动控制和记忆截割,8,9,效益分析,不足及需要改进之处,1、工作面概况,新元公司310205工作面沿3#煤布置，可采走向长度2105米，采长240米，平均煤厚2.85米，平均倾角3，煤炭可采储量210万吨。最大涌水量为20m3/h，正常涌水量为0.5-3.0m3/h。工作面综采前通过三维地震和坑透。瓦斯绝对涌出量：35.83m3/min；相对涌出量：5.94m3/t，煤层有爆炸危险性，无自燃发火倾向。2012年10月18日，安装完毕并开始试生产。实现采煤机牵引速度与瓦斯浓度联动控制、记忆截割、支架跟机作业、远程供配液、运输系统集中监控、视频监测监
4、控、矿压观测、语音通讯等自动化。,2、工作面设备总体配套,主要配套设备液压支架：ZY6800型162架，配套天玛SAC型电液控系统采 煤 机：MG400/930配套CLX01型动力载波信息传输转 载 机：SZZ1000/400加装ZQS127-Z监控系统工 作 溜：SGZ1000/1400加装ZQS127-Z监控系统乳化液泵：BRW400/31.5远距离集成供液集中控制：天玛监测监控、KTC101型工作面通讯、CLX01型采煤机顺槽监测监控系统,SAC型电液控制系统,2、工作面设备总体配套,3、瓦斯监测与采煤机速度控制系统,工作面瓦斯监测与采煤机速度控制系统在工作面最后一架上安装瓦斯检测仪，并
5、把瓦斯检测仪检测到的瓦斯实时数据通过综合接入器传送到顺槽监控主机，并通过顺槽监控主机传送到采煤机控制集控主机，采煤机集控主机依据工作面瓦斯浓度的大小进行采煤机速度的控制。,综采工作面瓦斯浓度检测与采煤机速度控制系统连接图,3、瓦斯监测与采煤机速度控制系统,依据瓦斯浓度进行采煤机速度实时调整与控制当瓦斯浓度小于最小阀值时，提高采煤机割煤速度；当瓦斯浓度大于高位阀值时，降低采煤机速度，当瓦斯浓度大于最大高位阀值时，停止采煤机割煤。在设置采煤机最大高位阀值时，应设计足够的安全余度。,综采工作面瓦斯浓度与采煤机速度关系曲线图,3、瓦斯监测与采煤机速度控制系统,带来的好处 通过瓦斯与采煤机速度的关联，为
6、分析高瓦斯矿井瓦斯、采煤机割煤速度和工作面压力提供了基础的分析数据，为合理的设计采煤机割煤速度提供了科学依据，最大潜力的发挥工作面生产效率。特点 是我国首次使用工作面瓦斯浓度与采煤机速度进行关联控制研究，在保证矿井安全生产的前提下，最大限度的提高了高瓦斯矿井的煤炭生产能力。,4、采煤机远程控制和记忆截割功能,采煤机远程控制和记忆截割功能 通过在采煤机上增加左右摇臂的采高传感器、行走部的位移传感器、倾角传感器、程序卡、顺槽远程控制软件、采煤机自动化控制软件，以此来实现在顺槽控制采煤机启停、方向、速度、采高的控制功能，并实现采煤机的记忆截割功能。,5、液压支架跟机作业,跟机自动化控制系统 依据采煤
7、机位置，按照采煤工艺对支架的要求，按照人工操作支架的流程，依据支架按照压力、行程和倾角传感器实现支架的自动控制，配置视频监视系统监视支架动作情况，实现工作面液压支架跟随采煤机割煤方向自动执行升降、推移和喷雾作业，实现支架跟机作业自动化。,5、液压支架跟机作业,生产实践实现了跟机收伸护帮板、跟机移架、跟机推溜和跟机喷雾等功能。经过厂家的跟踪调试，不断完善软件功能，目前跟机功能稳定可靠，不丢架。带来的好处在生产过程中,采用跟机自动化的液压支架能够自动完成液压支架的护帮板收伸、移架和推溜等动作，操作人员仅需要对个别移架不到位的支架进行个别调整，大大降低了支架操作人员的劳动强度，也因此使原有工作面需要
8、操作让人员9人，减少到现在的5人，提高了劳动生产效率。特点是我国唯一能够在每个生产班持续使用跟机自动化操作的工作面。,6、远程供液、配液系统,远程供液配液系统在距工作面1500米出的进风口设置配液站，设置自动供液配液站，并将其工况信息发送到工作面监控中心，由监控中心的集成供液系统进行统一的管理。,远程供液配液系统,供液配液控制器,6、远程供液、配液系统,带来的好处缩短了近1500米的乳化液运输距离；减少了设备列车的牵引次数和难度，进一步保障了牵引操作安全；减人提效。以前在远程供液站放置了一个专门的看护人员，通过设计供液、配液和软化自动控制系统，实现了自动供水配液功能，实现了远程供液站的无人值守
9、，通过工作面监控中心的泵站集中控制系统，还能够对远程供液站的运行工况实现在线检测和故障报警，提高了供液系统的安全性能。在支架操作过程中，当系统流量和压力降低时，通过变频控制实现自动补液增压。,7、工作面及其巷道矿压监测系统,工作面及其巷道矿压监测系统在工作面每台液压支架的立柱上安装压力传感器采集工作面矿压数据，在靠近工作面的头巷和尾巷的单体立柱上分别安装5个压力传感器采集巷道矿压数据，通过工作面电液控制系统和综采自动化系统将矿压道经过井下电液控主机存储并通过数据上传系统传输到地面服务器记录、分析，生成曲线图表发布。,工作面与两巷矿压最大压力变化曲线图,7、工作面及其巷道矿压监测系统,带来的好处
10、根据工作面及两巷的矿压数据分析报表及图形，进行工作面及其两巷的压力变化趋势分析，找出工作面回采过程中的矿压显现和分布规律，采取相应的对策，为工作面顶板管理和今后的支架选型提供科学依据。310205工作面初次来压步距为24.5米，周期来压步距为19.6米。瞬间最高压力达到60MPa，最大压力达到50 MPa（8042KN）。,工作面矿压实时数据柱状图,8、效益分析,1）、减人提效：新元公司综采三队310205工作面原用工176人，实行自动化工作面后用工变为81人，共减员95人。原综采三队工效38.995吨/工，人均工资5344元。应用自动化综采技术后工效54.224吨/工，人均工资5889元。工
11、效提高了15.229吨/工，提高幅度39.05%。人均工资增加545元/月，增幅10%。,2）、材料成本下降明显，吨煤成本降低4.08元/吨。自2012年10月18日至2013年9月底，310205工作面材料费实际吨煤成本为4.93元，比同等条件的普通综采工作面吨煤成本降低4.08元，材料成本降低736.13万元。其中：（1）配件费用：实际吨煤成本为1.08元/吨，比普通综采工作面吨煤成本降低2.28元/吨。（2）油脂费用：实际吨煤成本为0.06元/吨，比普通综采工作面吨煤成本降低0.34元/吨。油脂万吨耗实际完成32.88公斤/万吨，比普通综采工作面降低182.43公斤/万吨（3）乳化液费用
12、：实际吨煤成本为1.02元/吨，比普通综采工作面吨煤成本降低0.58元/吨。乳化液万吨耗实际完成941.45公斤/万吨，比普通综采工作面降低766.22公斤/万吨（4）其它材料费用：实际吨煤成本为0.61元/吨，比普通综采工作面吨煤成本降低0.69元/吨。,3）、人工成本：费用减少583.83万元。310205工作面安装调试后，综采三队生产人员因自动化工艺实际减少95人，月度减少职工薪酬费用50.77万元，共减少人工成本583.83万元。,9、不足之处及需要改进点,新元公司310205自动化综采工作面也有其不足的地方，即通过陷落柱、挠曲、断层构造时地质条件复杂，顶板破碎维护困难，切割、拉架、顶
13、溜困难，需要人工进行干预。顶板压力大，工作面两巷的超前维护仍是一个复杂的工序。瓦斯赋存极大，为煤与瓦斯突出矿井，310205工作面试生产至今瓦斯制约影响396小时，影响产量达11万吨。,围绕这些困难，在新元公司正在组织的3415自动化工作面技术设计方案中，将进行一系列的改进，不断提升自动化水平。主要努力变更应用内容为，对两巷超前支护的矿压数据自动监测采集，引入用端头超前支护支架、悬浮式超前支架、刮板输送机使用交叉侧卸式并将其并入自动化操控系统，将工作面数据融入新元公司自动化平台，实现煤矿综合自动化管理。继续在减人提效上努力，继续为集团公司推进煤矿产业升级、建设自动化矿井进行有益的探索。,谢谢大家！,
