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摘要：煤礦智能化建設是實現煤炭資源安全高效綠色開發的必由之路，也是我國煤炭工業高質量發展的戰略任務。以爾林兔礦智能化綜采工作面建設為例，因地制宜，因礦施策，對標內蒙古智能化建設評分辦法，對采煤系統、支護系統、運輸系統和綜合保障系統進行了智能化建設設計，重點對采煤系統的建設方案進行闡述，最終實現了爾林兔礦工作面的安全、高效、綠色開采，該研究可為其他煤礦智能化綜采工作面建設提供一定借鑒。

關鍵詞：智能化；綜采工作面；液壓支架；采煤機

2020年2月，國家發展改革委、國家能源局等八部委共同印發了《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》，對于推進煤炭行業轉型升級、促進煤炭工業高質量發展具有重要意義。推進煤礦智能化建設，使煤炭傳統產業加快向數字化、智能化新產業和新業態轉型，走安全清潔低碳利用的綠色智能化發展之路。中國工程院院士王國法指出，加快煤礦智能化發展，建設“智能+綠色”煤炭工業新體系，實現煤炭資源的智能化安全高效綠色開發與清潔高效利用，是我國煤炭工業高質量發展的戰略任務和必由之路。爾林兔煤礦屬于新建礦井，要實現高質量發展，必須立足實際進行智能礦山建設，進一步減少采掘工作面作業人員，提升工作面安全和生產效率。

1爾林兔礦工作面現狀

內蒙古匯能集團爾林兔煤炭有限公司位于東勝煤田新街礦區，開采方式為井工開采；礦井設計生產能力8.0Mt/a，礦井采用斜井開拓方式；全部冒落法管理頂板。根據礦井采掘規劃，擬在2-2中煤層建設一個智能化采煤工作面。2-2中煤層為爾林兔煤礦主要可采煤層，平均厚度3.6m，采用綜合機械化一次采全高工藝。工作面長度350m，傾角1°～5°，工作面循環進度0.865m，雙向割煤。工作面配備197架鄭煤機的ZY12000/22/45D型液壓支架，天地科技MG750/1760-WD型采煤機1臺，天地奔牛SGZ1000/3×1000型刮板輸送機1臺，無錫威順BRW500/31.5F型乳化液泵站1臺，通過天津華寧電子有限公司KTC101型工作面集控系統。

2智能化建設設計

2.1建設原則

堅持聚焦匯能煤電集團戰略方向，服務集團高質量發展的原則；堅持立足實際，著眼長遠，注重實效，適度超前的原則；堅持以系統優化，減人提效，全面提升煤礦安全、生產管理水平為出發點的原則；堅持先進、經濟、實用的原則。另外，智能化升級改造要充分利用現有系統和設備，同時，要與煤礦生產接續相協調，保證安全生產的平穩過渡。

2.2建設目標

通過對設備和系統的升級改造，最終實現以電液控制系統、采煤機控制系統、三機集控系統、泵站控制系統為基礎；以工作面環境監測系統、人員識別系統、頂板壓力檢測系統、工作面視頻系統、安全監測系統為保障；以工業總線網絡為通道；以工作面大數據分析和處理為依據；以高端集控設備為平臺；建設成以井下集控、地面遠控、系統智能控制為目標，具有自動感知、智能控制的安全高效、節能、少人化的智能化綜采工作面。其結構如圖1所示。

2.3建設內容

2.3.1割煤系統升級功能（1）采煤機可實現自主定位，同時具備遠程控制、姿態控制功能。本方案采用慣性導航系統實現采煤機的精準定位。設計通過在采煤機機身增加紅外線位置檢測裝置來實現采煤機自主定位功能。通過安裝在采煤機機身上的紅外線發射裝置發出紅外線，當安裝在支架上的紅外線傳感器接收到紅外線時，通過電信號將此信息傳達給支架控制器，即可認為此時采煤機的位置在本支架之前，同時通過運行程序和通信，指揮相應支架執行相應的自動動作，視頻畫面也會跟隨采煤機進行切換。采煤機搖臂等部件需升井改造，在左右搖臂安裝高精度傾角傳感器，測量搖臂擺角，進而精確測量出滾筒的采高；牽引箱增加位置編碼器，進而精確測量出采煤機行走位置；通過順槽監控中心、地面分控中心實現對采煤機姿態的實時監測和遠程控制。（2）采煤機應有與瓦斯監控系統聯動控制功能。目前，采煤機配有瓦斯傳感器，但未實現聯動控制。需增加數字量瓦斯濃度傳感器，實現與采煤機的聯動控制。（3）采煤機具備智能調速、自動調高、記憶截割功能。①采煤機智能調速功能需與刮板運輸機負荷關聯，實現煤流負載平衡。當監測到運輸機載荷過大，系統自動報警，人員通過查看視頻，進行判斷，給予正確處理。當監測到煤流負荷達到停機值時，采煤機自動停機。由于該采煤機采用的是變頻調速驅動，因此，通過順槽監控中心對煤流負荷的監測，可以對采煤機進行智能調速。②在實現精確測量采煤機滾筒采高和采煤機行走位置的基礎上，通過升級或更換采煤機原控制系統、增加采煤機記憶截割軟件，實現自動調高和記憶截割功能。（4）采煤機具備與支架防碰撞功能。在采煤機實現實時監測滾筒采高和采煤機行走位置及支架實時監測姿態的基礎上，順槽監控中心通過預警機制，防止采煤機和液壓支架產生干涉和碰撞。采煤機與支架防碰撞功能邏輯示意圖如圖2所示。（5）采煤機具備故障診斷與預警功能。采煤機已具有部分故障診斷功能，包括過載、過流、過壓、欠壓、漏電、短路保護，水壓、水量檢測和保護。通過增加采煤機順槽控制箱，實現采煤機與控制箱的雙向通信，以實現故障診斷與預警功能。2.3.2支護系統升級功能原工作面配套的03型電液控制系統版本較低，因此，需更換為滿足智能化建設要求的新電液控制系統。同時，每架需增配1套支架姿態傳感器、1套護幫板傳感器（壓力傳感器和傾角傳感器組成）、1套自動反沖洗過濾器。2.3.3運輸系統工作面原有的設備已不能滿足智能化建設要求，須通過配置工況監測、鏈條自動張緊控制、智能調速等系統，形成具有全面感知、實時互聯、分析決策、自主學習、動態預測、協同控制功能的智能控制工作面輸送設備。2.3.4綜合保障系統通過對泵站供液系統、視頻監視系統、照明系統的升級改造，以及增加人員定位系統、礦壓監測系統、噴霧降塵系統、順槽監控中心和地面分控中心等，最終實現在順槽監控中心和地面分控中心對工作面設備的集中控制與一鍵啟停功能。

3結語

綜采工作面智能化系統需集成及上傳數據到地面調度中心，實現設置在地面調度中心的綜采工作面分控中心對綜采工作面的遠程監控。通過工作面采煤機、液壓支架、刮板輸送機等綜采設備的集中智能控制，自動完成割煤、支架跟機和推溜拉架作業等整套采煤工藝流程，最大限度地減少人員參與，降低工人勞動強度，提高工作面安全作業水平。

作者：劉玉春 楊航 單位：內蒙古匯能集團爾林兔煤炭有限公司 中國礦業大學