薄煤层综采工作面自动化技术方案-2012.6

河北天择重型机械有限公司1薄煤层工作面自动化技术方案河北天择重型机械有限公司2012年6月河北天择重型机械有限公司2第一部分综采自动化工作面设备配套选型一、概况采用先进数字化智能控制技术开采薄煤层，通过综采工作面智能化控制平台，对综采工作面关键生产设备三机联动控制，实现采煤机自主定位、煤岩识别、记忆截割/滚筒自动调高；液压支架自动控制、闭锁、急停、自动编址、故障诊断、自动补液和数据信息传输；计算机远程通信、集中控制和设备动态运行参数自动协调控制；采煤工作面设备、煤壁视频监视等功能。自动完成生产流程；实现生产过程自动化、采煤工艺智能化、数据传输信息化以及现场操作无人或者少人操作生产，尽量减少人工干预，从而确保高产、高效和安全生产。自动化薄煤综采工作面的主要功能如下：1、在顺槽控制中心，实现工作面的远程控制2、采煤机自主定位、煤岩识别、自动记忆切割、智能化控制3、液压支架自动定位，推移4、三机自动联动，故障诊断闭锁5、视频监视自动跟踪6、工作面数据库系统二、综采自动化工作面应用情况2010年10月在邯郸市大力矿业有限公司5301工作面进行应用，该面全长52m，煤层平均厚度0.6m，采高确定为1.0m。该综采无人工作面平均日进达到6m，日产原煤412吨，最高日进10m，日产原煤687吨。最高月产可达20610吨，具备年产22万吨的生产能力。河北天择重型机械有限公司32011年12月在峰峰集团有限公司薛村矿94702薄煤野青工作面进行应用，工作面倾斜长度140M，走向长度890m，煤层厚度1.2-1.4m；经过一个月的工作面实践作业，生产进度一个小班割煤12刀，一个圆班割煤27刀，月进358米，产量达到11728.2万吨，刷新集团公司薄煤综采新记录，通过新技术工艺革新，月多出煤86000余吨，创效5100余万元，工作面用工减少68人，一年人工费用减少4760万余元。薛村矿薄煤层远程自动化技术的应用，为今后薄煤自动化开采积累了宝贵的经验。三、薄煤综采自动化工作面主要采煤设备的选型(一)、综采液压支架选型暂定液压支架工作阻力为3300KN，支架的开采高度为900-1200mm，型号为ZY3300/07/13。1、液压支架特征序号项目数值或说明单位备注1型号ZY3300/07/13架掩护式2高度0.7-1.3m3宽度1.45m4中心距1.5m5初撑力2618KN6工作阻力3300KN7支护强度0.42～0.48MpaMPaf=0.2河北天择重型机械有限公司42、液压支架的结构设计形式（1）支架四连杆机构为双前连杆、双后连杆结构。（2）顶梁采用整体顶梁无活动侧护板，有利于对顶板的支护和管理。（3）底座为刚性底座，底座中部底板前部封底后部开档，利于排矸。（4）推移机构采用短推杆、正装千斤顶机构，采用差动原理。推杆结构为等截面箱型结构，便于拆装更换、维修。推移千斤顶采用电液控制，拉架力为207KN，推溜力为178KN。8对底比压1.74～1.76MpaMPaf=0.29移溜行程700mm10操作方式电液控制11泵站压力31.5MPa河北天择重型机械有限公司5（5）液压系统采用电液控制，高压胶管及接头等附件均选用专供煤矿井下使用的优选系列型号，液压系统接头全部采用KJ系列。主进液φ25，主回φ32。（6）支架底座采用机械防滑方式。（7）支架上设置照明、通讯、视频采集功能。（二）、采煤机的选型考虑采煤机的采高应与煤层厚度的变化范围相适应，为保证采煤机的正常工作。结合煤层平均厚度为0.9-1.2m.选择国内无链牵引最矮的机型，也是目前国内薄煤层多电机横向布置采煤机的最矮、最小机型。其最大特点是装机功率最大，机身短、薄，对于薄煤层适应性大。因此初选采煤机型号为：MG2×100/452-BWD电牵引采煤机（采高范围为0.75-1.6m）。1、主要技术特征采高范围（mm）750～1600适合倾角≤30°煤质硬度f≤4机面高度（mm）730（配槽帮高215mm）装机功率（KW）2×2×100+2×22+7.5摇臂摆动中心距（mm）5010截割功率（kW）2×（2×100）（1140V）牵引功率（kW）2×22（380V）泵站功率（kW）7.5（1140V）牵引方式摆线轮销轨无链牵引、交流变频调速牵引力（kN）347牵引速度（m/min）0～7.6～12.6摇臂形式整体弯摇臂滚筒直径（mm）8509501000卧底量（mm）4999124河北天择重型机械有限公司6滚筒截深（mm）630滚筒转速（r/min）62.45喷雾方式内外喷雾配套刮板输送机型号SGZ630／2202、采煤机的主要功能（1）采煤机操作方式：中部按钮手控、两端端头站线控、无线遥控、远程通信控制。（2）端头站及遥控器可实现采煤机停止、滚筒升降、牵引换向和调速控制功能。（3）采煤机工作面瓦斯断电保护。（4）采煤机截割电机温度监测及保护，功率监测及恒功率控制，过载保护。(5)采煤机牵引电机温度监测及保护。(6)机外载变频器，工作方式一拖二。（7）采煤机记忆截割功能，实现采煤机的记忆截割功能和自动调高功能。（8）采煤机自主定位，实现采煤机沿工作面长度方向的定位。（10）采煤机具备数据上传和通信功能,采煤机具有CAN总线网路上传技术，实现采煤机的远程通信和控制。（三）、工作面刮板输送机选型考虑保证采煤机采落的煤被全部运出，并留有一定的备用能力。工作面刮板输送机的运输能力应满足需要，适用于煤矿井下薄煤层综采工作面。具有高强度、高寿命、高可靠性的特点。初选刮板机型号河北天择重型机械有限公司7为SGZ630/220刮板输送机主要技术参数表参数项目SGZ630/220刮板输送机设计长度（m）150输送量（t/h）400双速电动机型号KBYD550-110/55-4/8功率（kW）2×110（1140V）转速（r/min）1480/735链速（m/s）1减速器型号JS110传动比1：29.526刮板链刮板链型式中双链圆环链规格（mm）φ22×86-C链条间距（mm）90刮板间距（mm）1032中部槽中部槽型式铸焊封底式规格（mm）1500（长）×588（内宽）×215（高）连接方式哑铃销连接连接强度（KN）2000牵引方式齿轮—销轨式无链牵引（销轨节距：125mm）紧链方式闸盘及阻链器紧链卸载方式机头端卸式整机弯曲性能水平弯曲±1°，垂直弯曲±3°（四）、其他设备根据以上三机配套设备，选择相应的转载机、破碎机、皮带机、乳化液泵站等设备全部要与之配套。河北天择重型机械有限公司8四、三机配套参数的确定通过对以上设备的选型设计，对配套参数进行了认真协调和研究，是其达到了优化组合，具体配套参数如下：支架高度：0.7m～1.3m支架宽度：1.45m支架中心距：1.5m推移步距：600㎜输送机中部槽高度：215㎜过煤高度：222㎜铲间距：258㎜滚筒直径：950㎜卧底量：99㎜机面高度：730㎜在进行极薄煤层三机配套的过程中，我们首先考虑的是三机配套后的最小采高的要求，即在1.0m的采高情况下能够实现采煤机的安全运行，并且要有足够的过机空间高度，降低刮板机中部槽的高度，降低机头尾的卸载高度，保证足够高的过煤高度等，为此在一下几个方面进行了优化配置，以降低机面高度，实现1.0m采高的生产和安全。（1）选用大功率薄机身的电牵引采煤机，使机身厚度降低；（2）采用铸焊结构封底中部槽的刮板输送机，对中部槽和机头尾进行了特使设计，在保证强度的情况下，尽最大的努力降低中部槽的河北天择重型机械有限公司9高度，实现了630铸焊结构中部槽高度达到了215㎜，卸载高度410㎜左右；（3）过煤高度实现了222㎜，基本满足了生产过程中煤和矸石块度的要求；总之，通过不断的优化三机配套参数实现了机面高度730㎜，为了保证采煤机的过机空间（一般取100～200㎜）支架顶梁厚度占用的空间150㎜左右，使三机配套高度实现了最低采煤厚度在1.0m情况下实现正常生产。支架、采煤机、刮板机三机配套图附后。第二部分液压支架电液控制系统一、支架电控系统1、支架电控系统选型采用一体化结构的电液控制系统，将支架控制器和电液控换向阀横向组装在一起，结构紧凑、体积小，便于现场维护，整机高度只有114mm，适应薄煤层工作面采煤的需要。电液控换向阀提供8个电控功能，具有9个工作出口，既可实现电控，也可实现手动控制。2、支架电液控制系统构成（1）工作面系统工作面系统包括多个支架控制单元系统及将所有支架上的单元系统通过必要的共用或附加设备联接起来的控制网络。支架控制单元包括：支架控制器，支架人机操作界面，推移千斤顶行程传感器，立柱矿用压力传感器，红外线接收器；设备联接、固定安装附件包括：架间连接器，矿用隔爆兼本质安全型稳压电源，河北天择重型机械有限公司10隔离耦合器和网络变换器等组成。（2）顺槽监控主机系统顺槽监控主机系统包括：防爆监控主机，主机数据转换器，本安接线盒，矿用隔爆兼本质安全型稳压电源，各连接器及顺槽监控主机到工作面的数据通讯电缆等。（3）采煤机位置监测系统在采煤机上安装红外线发送器，发射数字信号，支架上控制单元红外线接收器接收红外线数字信号，监测煤机的位置和方向信息，实现支架跟机自动化。3、电控系统功能（1）具有邻架手动、自动操作功能，本架电磁阀手动按钮动作功能。（2）具有支架组程序自动控制功能。（3）具有支架根据采煤机位置和方向的自动动作功能。（4）电液控制系统设有声音报警、急停、本架闭锁及故障自诊断显示功能。（5）具有立柱的自动补压功能。（6）具有现场在线程序装载功能，方便现场更新程序和修改参数。（7）能够实现任意截深自动推溜。（8）电液控制系统对立柱的工作压力、推移千斤顶的行程、煤机的位置、方向进行监测，能将数据传输至井下电液控制系统主机显示并存储。河北天择重型机械有限公司11二、顺槽过滤系统1、顺槽过滤系统构成包括高压过滤站、回液过滤站、进水过滤站的过滤系统体系，从进水、供液及回液各个环节保证液压系统的清洁度，提高电液控制系统使用的可靠性和稳定性。2、顺槽过滤系统部件介绍（1）高压过滤站过滤精度25μm，流量1000L/min；具有自动反冲洗功能，能够实现手动及定时自动反冲洗、根据进出口压差自动反冲洗及顺序反冲洗滤芯功能。（2）回液过滤站过滤精度60μm，流量1000L/min，采用一备一设计，更换滤芯不影响工作面使用；回液过滤站配备大流量溢流阀，防止滤芯堵死工作面背压上升，保证工作面生产安全。（3）进水过滤站过滤精度60μm，流量2000L/min，采用一备一设计，更换滤芯不影响工作面使用。五、电液控制系统配置清单序号名称代号数量单位备注1、支架电液控制系统电控部分1液压支架电液控制TMDPPI(ZDYZ-Z/8/B1.0)J98件带4根驱动线河北天择重型机械有限公司12装置控制器[ZDYZ-Z]2带标牌的支架控制器防护板TMJKFB(ZDYZ-Z/FF08)98件3支架人机操作界面TMDPPI(SAC-H)A[SAC-H]98件4人机操作界面防护板TMJRJH(SAC-H)C98件5行程传感器TMDXC(GUC(700)-X/R)[GUC(1200)-X]98件6感应磁环TMDCH(GUC(1200)-C)98件7行程传感器接插座TMDDLJ(conm4sm/u)98件8连接和固定行程传感器组件98件9矿用压力传感器TMDYLC(GPD60)[GPD60]98件接口DN1010矿用隔爆兼本质安全型稳压电源TMDFBD(KDW127/12/2.0)[KDW127/12/2.0]13件11隔离耦合器TMDPPG(SAC-I)[SAC-I]25件124c型护套连接器conmN/4c20098根控制器—人机操作界面连接器134c型护套连接器conmN/4c30098根控制器—行程传感器连接器144c型护套连接器conmN/4c35098根控制器—压力传感器连接器154c型护套连接器conmN/4c40072根架间连接器164x型铜头连接器（单头）conm/4x100s26根电源箱—耦合器连接器174c型护套连接器conmN/4c20025根耦合器—本