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中国煤炭学会学术期刊工作委员会

研究提出综采智能化工作面调斜实现路径

2018-06-21

  国内外综采工作面技术与装备的发展历程是从机械化、自动化、智能化到无人化。目前,综采智能化工作面仍然处于起步发展阶段,但综采智能化工作面的全面实现是综采无人化工作面的必经之路。然而,综采智能化工作面有很多技术难题有待攻关,比如智能化工作面调斜(调工作面伪倾斜)。


  通过检索国内外研究文献,相关综采智能化工作面调斜控制技术研究(关键词:智能化、调斜)的文献数量为0,这表明关于综采智能化工作面调斜控制技术的相关研究还未公开发表,抑或相关研究处于空白。可能的原因:一是综采工作面调斜控制工艺较为复杂,不能直接应用到智能化工作面,如反向推移刮板输送机控制技术的端头斜切进刀推移刮板输送机工艺及斜切进刀割煤工艺较为复杂,目前还没有适应其工艺变化的智能化控制系统;二是相关专家、学者及现场技术人员对智能调斜控制技术的深入研究较少。


  一个由中国煤炭科工集团及中国矿业大学(北京)科研人员组成的联合科研团队,通过研究综采工作面的调斜原因、力学行为及控制技术原理,并结合基于实时推进度的智能监测技术和基于实时激光测距的智能监测技术,最终得到综采智能化工作面调斜控制技术。


  综采工作面调斜不当主要造成工作面刮板输送机发生上窜下滑,进而诱发工作面液压支架发生挤架、压架甚至倒架。因此调斜控制的主要目的是防治工作面刮板输送机发生上蹿下跳。通过力学分析,研究人员发现,综采工作面调斜控制技术的根本途径是采用外力改变FH(FH=F1-Gsinθ,其中F1为工作面割煤过程中采煤机对刮板输送机的作用力,G为采煤机(采煤机沿中部槽行走)、刮板输送机及刮板输送机上的煤岩体的重力,θ为煤层倾角)的大小及方向,以达到控制刮板输送机不发生上窜及下滑,或使其有意发生下滑及上窜。


  为了改变FH的大小及方向,目前综采工作面调斜控制技术主要有单向割煤控制技术、反向推移刮板输送机控制技术、加刀减刀控制技术、外力干预控制技术和综合防治控制技术等。


  科研人员提出,智能调斜控制技术路线是以基于实时推进度的调斜监测技术和基于实时激光测距的调斜监测技术为基础,利用综采工作面智能化控制系统进行相关信息处理及动作,从而达到对刮板输送机和调斜距离的智能控制。


  基于实时推进度的智能监测技术


  为保证刮板输送机在松软底板上保持正常姿态,在输送机移动的过程中保持合理的伪斜角,实时监测运输巷推进度、回风巷推进度及伪斜角度,通过确定调斜伪斜角和实测伪斜角,同时利用安装在机头和机尾的推进度测量装置进行自动对比分析,实现井下综采智能化工作面连续推进的实时控制,从而最终实现对综采智能化工作面调斜的智能监控。


  基于实时推进度的智能监测技术思路


  基于实时激光测距的智能监测技术


  基于实时激光测距的智能监测技术,其采用的技术思路是精确定位刮板输送机的实际位置,首先在输送机的机头和机尾分别安装激光测距仪,分别用于测量机头、机尾相对于相邻巷道的距离,机头的激光测距仪测量其与运输巷巷道壁的距离,机尾的激光测距仪测量其与回风巷巷道壁的距离,在实际测量中,激光测距仪应测量其与最接近的巷道壁距离,然后激光测距仪将测量的距离分别传输至中心计算机,中心计算机可以使用工作面现有的计算机系统,如中心控制站等,中心计算机将该距离与预设值相比较,判断是否出现上窜或者下滑,最终通过数据的反馈控制实现对工作面设备的上窜或者下滑调整。


  基于实时激光测距的智能监测技术思路


  智能调斜控制技术


  综采智能化工作面可以通过实时推进度和实时激光测距进行调斜智能监测,在确定了具体监测信息后,输入工作面智能化控制系统的智能主控计算机中进行判断,若不需要调斜,则调斜结束,若需要调斜,则智能主控计算机会把相关信息传给智能化控制系统,智能化控制系统会通过单向割煤、反向推移刮板输送机及加刀减刀等控制技术进行智能调斜控制,从而达到对刮板输送机和调斜距离的智能控制。


  综采智能化工作面调斜控制技术


  这项研究得到了国家重点研发计划、中国博士后科学基金、煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金、中国煤炭科工集团科技创新基金等的资金支持。



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  责任编辑:宫在芹
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