设备自动化控制系统在唐山矿0291 综放工作面的应用

李振国

（开滦唐山矿业分公司，河北 唐山 063000）

1 概 况

随着技术的进步、社会需求的变化，自动化控制技术在煤矿行业的应用越来越广泛，使得机械可以代替人工作业，同时减少高温、低温、高危作业，改善劳动者的劳动条件和环境。本文对开滦唐山矿0291 综放工作面自动化设备控制系统应用进行分析和总结。

唐山矿0291 工作面位于南五采区8、9 煤层，平均倾角24°，煤层平均厚度10.5 m，平均倾斜长度142 m，可采走向长度610 m，采用走向长壁综合机械化放顶煤采煤法。

工作面主要设备有采煤机、液压支架、刮板输送机、胶带输送机、智能乳化泵站、自清洗综合供水净化站、矿用乳化液自动配液站、组合开关、移动电站、控制系统等，主要参数及型号见表1。

表1 0291 综放工作面设备配套选型Table 1 Equipment selection for No.0291 fully mechanized caving face

2 工作面设备自动化集成控制系统

0291 工作面设备自动化集成控制系统主要包括地面控制视频显示系统、工作面设备控制系统、视频监视系统、语音通信系统以及应急广播系统，实现工作面刮板输送机、转载破碎机控制、工作面泵站及过滤站控制、胶带输送机控制和巡检、语音系统控制、视频系统显示、综采工作面数据上传和控制、一键启停功能、应急广播等功能。

工作面井下主控制点位置位于0291 顺槽胶带输送机机头附近，实现井下工作面设备和外围运输系统的集中控制和显示。工作面电站附近作为分控制点，可以实现工作面转载机、破碎机的控制和显示，作为工作面设备的控制的备用系统。顺槽胶带输送机机头控制点，实现顺槽胶带输送机的控制和显示。主运胶带输送机机头控制点，实现胶带输送机控制、显示和工作面泵站的控制。地面设置集控中心通过工业环网实现对井下0291 系统的显示和远程控制。

3 系统分析

3.1 工作面扩音通信装置

实现刮板输送机、胶带输送机组合开关、智能泵站的数据接收、传输。通过开放协议，与组合开关、主机进行双向通信，实现在井下和地面监控中心对泵站、刮板输送机、胶带输送机实时远程自动监测、监控，界面细化至每台设备，显示运行状态、电流、电压、功率、时间、故障诊断、报警等。

3.2 视频系统

3.2.1 工作面视频系统

工作面视频系统包括主运胶带输送机监控及巡检、工作面监控、泵站监控。在工作面破碎机头、转载机处、前部刮板运输机机头和机尾、后部刮板运输机机头和机尾、工作面顺槽胶带输送机机头和机尾分别安装1 台摄像仪；主运胶带输送机机头和机尾分别安装1 台摄像仪及巡检机械人。数据通过光纤以太环网传输到井下集控中心和电站分中心进行显示。工作面视频可通过矿井环网上传到地面，通过客户端软件或IE 浏览器对网络摄像头访问，实现工作面现场在地面中心监控室和矿调度室实时监测、显示。

3.2.2 矿用胶带输送机机器人巡检

矿用胶带输送机巡检机器人主要包括机器人本体、传动系统、控制系统和通讯系统。机器人本体在柔性传动系统的作用下，能够实现从胶带输送机机头到机尾的全线范围内的移动巡检。巡检机器人能够连续采集、存储、传输现场的图像、声音、温度、烟雾等数据，并对数据进行分析，判断是否存在设备故障以及故障位置，如图1 所示。

图1 胶带输送机巡检机器人Fig.1 Inspection robot for belt conveyor

图2为巡检机器人监控出异常。胶带托辊磨擦或胶带打滑等故障引起胶带输送机温度上升，巡检机器人采用红外温度探测仪，快速检测皮带机温度，当检测温度超过设定值时紧急停止胶带输送机的运行。

图2 巡检机器人监控Fig.2 Monitoring of inspection robot

3.3 井下控制点显示功能

主运胶带输送机控制点系统设备如图3 所示。

图3 主运胶带输送机控制点系统设备Fig.3 Control point system equipment of main belt conveyor

工作面自动化集成控制系统控制屏中实时显示刮板输送机、胶带输送机、泵站的运行模式，自动、单机、检修状态文字、图像、通信状态及相关开关的通信状态等。

当主运胶带输送机某设备出现故障时，设备自动停止运转，显示屏上对应点由绿色变为红色或黄色并闪动。监控员通过扩播系统通知巡检员进行处理。

3.4 中央控制室软件控制功能

中央控制室控制软件可以启停控制泵站、胶带输送机、转载机、破碎机、刮板运输机。井下控制器可分别启停控制泵站、刮板输送机及胶带输送机。控制软件有故障复位功能。

4 结 论

（1） 唐山矿0291 综放工作面设备实施自动化集成控制系统改变了传统的操作工艺，实现了一键顺序启停控制，并实时监控设备的运转情况，实现了对煤矿生产过程的检测、控制、优化、调度、管理和决策，确保生产安全。

（2） 设备操作工转变为巡检工，主运胶带输送机由原来的6 人，减到3 人（1 名监控工、2 名巡检工），降低50%，降低了员工作业强度，改善了工作环境。

（3） 工作面设备自动化控制系统的应用可以实时监测设备生产过程的微小异常，提前预警，使小的问题及时得到处理，减少了设备的非计划停机频率，提高设备运行效率。

（4） 唐山矿业分公司0291 综放工作面采煤机、液压支架还没有进行自动控制，仍采用遥控和手动操作，同时后面放煤、喷尘等也仍然采用人工操作，没有全面实现自动化。下一步计划实现采煤机记忆截煤，在地质条件复杂、顶板破碎时辅助人工远程干预；液压支架通过电液控系统，实现支架跟随采煤机作业移架及放煤自动化。