采煤工作面全自动化系统

煤炭是我国重要的基础能源和原料，虽然我国正加强对产业结构的调整，降低落后产能，关闭高耗能的落后企业，但对煤炭的需求仍然十分旺盛。在我国的一次能源构成中，相对石油和天然气而言，煤炭可以立足于国内，而且作为能源的投资强度低，周期短，是最为易得的大规模一次能源。随着我国经济的快速发展，拉动了能源消耗的大幅增长，导致以煤为主的能源结构在今后相当长时间内不会改变。2009年全国煤炭产量达到29.73亿吨，2010年全国煤炭产量约达到33亿吨，连续多年居世界第一位。经过煤炭工业几十年的不懈努力，我国煤矿百万吨死亡率已下降到1%以下，但每年发生的矿井灾害时有发生删掉发生的，2009年至今仍有数千名矿工失去宝贵的生命。显然，在煤炭产量快速增加的同时也带来了煤炭需求和安全生产能力严重不协调的挑战。近年来，国家逐步加大对煤矿综采工作面自动化的建设力度，实现工作面机电装备的自动化、信息化和集成化。综采工作面自动化的关键就是综采工作面机电设备要具有较高的自动化水平，进而实现综采工作面的“自动化”和“少人化”，一旦事故发生时，最大限度地减少人员伤亡。

目前，很多煤矿开始实施综合自动化项目，但唯独综采工作面的自动化得不到解决。主要原因是工作面处于不断推移和复杂多变的工作环境中，难以实现综采工作面机电装备的远程监控系统。综采工作面“少人化”和“自动化”的关键就是对综采工作面设备进行可靠的故障预测预报以及远程监控系统，实现少人值守，一旦事故发生时，最大限度地减少人员伤亡。因此，及时掌握综采工作面设备的运行状态，避免事故发生、降低事故危害和实时生产调度是煤矿安全生产的重要保障。为了顺利达到安全、高效、高产、低耗的综采多目标效果，必须对煤矿综采工作面关键设备（采煤机、刮板输送机、液压支架等）进行可靠的远程监控与调度。

在采煤机、液压支架和刮板输送机的工作过程中，采煤机上装配有红外发射装置，每个液压支架上装配一个红外接收装置。在采煤机割煤过程中，接收到红外信号的液压支架收互帮板，前滚筒采过之后的液压支架降架→液压千斤顶推溜→刮板输送机移动→液压支架移动→液压支架升架→支护新暴露的顶板；后滚筒采过之后的一组液压支架按照一定的曲线将刮板输送机推向煤壁。由此可见，采煤机的可靠远程监控是实现“三机协调”可靠远程控制的基础，也是实现“少人工作面”的必要条件。国家煤炭工业十二五规划明确指出：综采工作面机电装备的远程监控是煤炭科技的发展方向。

实现综采工作面自动化是煤矿高产、高效、安全生产的关键。为了满足国家经济快速发展的需求，国家将规划建设项目总投资2800亿元用于千万吨级安全高效现代化矿井建设以及大型煤炭企业集团建设。近年来，国家逐步加大对煤矿综采工作面自动化的建设力度，实现工作面机电装备的自动化、信息化和集成化。对综采工作面关键设备进行可靠的远程监控和故障预报，可以减少煤矿生产事故，提高煤矿生产的安全性，并达到减员增效的目的。

实现煤矿综采工作面自动化和少人化的前提是实现采煤机、液压支架和刮板输送机的远程监控和信息集成，然后实现三机联动。煤矿综采工作面自动化系统由采煤机远程监控系统、液压支架远程监控系统及刮板输远程监控系统等构成。

采煤机远程监控系统的研发及工业化应用已经成功地完成，并在中平能化集团和内蒙古碾盘梁煤矿完成了项目实施，得到了用户的高度评价，目前本系统已进入全面推广阶段。

液压支架无线远程控制系统的研发也已经完成，该系统通过已成功应用的采煤工作面无线局域网系统,将各液压支架的数据传输全部实现了无线化。在基于人工免疫理论的基础上,通过3DVR操作系统,实现了对液压支架所有姿态以三维立体兼数据形式真实再现，并实时进行数据的分析和优化,使得降架、移架、升架更加合理，从而达成了液压支架可靠远程控制的目标。

刮板输送机无线远程控制系统的研发是与液压支架无线远程控制系统同步进行的。该系统可使刮板运输机的起停、移动速度、位置及倾角也都通过3DVR进行真实再现，同时,利用采煤机上的本安型物位传感器对刮板机上的集煤情况进行分析和处理,对刮板运输机起停指令和传送速度做出智能判断，从而达成了刮板输送机的智能化可靠远程控制目标。