智能工作面對煤礦機電運輸?shù)挠绊?/h1>

時間：2022-10-31 10:25:58

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智能工作面，提出了機電運輸方面的發(fā)展，闡述了千米深礦井高效提升系統(tǒng)、智能化帶式輸送機系統(tǒng)、井下無人化軌道（膠輪）運輸、運輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合分析系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，為煤礦機電運輸提供了新的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：機電運輸；機電一體化；無人化；智能化

煤礦機電運輸設(shè)備包括皮帶輸送機、轉(zhuǎn)載機、井筒提升人員（物料）設(shè)備及其他輔助提升設(shè)備。在注重經(jīng)濟效益的背景下，機電運輸?shù)陌l(fā)展不僅要提升煤炭的生產(chǎn)質(zhì)量，還要保障煤礦運行安全。目前，煤礦機電運輸已經(jīng)實現(xiàn)了機械化、一體化技術(shù)，其中，機電一體化日臻完善，正在向微型化、系統(tǒng)化方向發(fā)展，但其中也存在一些問題，比如集成化程度較低，注重硬件忽視軟件的地面控制系統(tǒng)，帶式輸送機面對落煤量隨機性、非線性的特點時不具備良好的自適應(yīng)能力等。因此，無人化的智能工作面建設(shè)對機電運輸提質(zhì)增效有很長遠的影響。利用“煤礦大腦”平臺，發(fā)展煤礦機電運輸，為煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)的標準化、體系化、技管結(jié)合、預(yù)警與應(yīng)急響應(yīng)提供了支持。

1機電運輸系統(tǒng)介紹及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1機電運輸系統(tǒng)介紹。煤礦機電設(shè)備主要有開采設(shè)備、掘進設(shè)備、供電設(shè)備、運輸設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備等，機電運輸設(shè)備作為貫穿生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重要組成部分，其運輸問題占事故總數(shù)的20%耀30%，比如：2019年2月，內(nèi)蒙古銀漫礦業(yè)運輸車造成的重大運輸安全事故。礦井的采區(qū)運輸、地面運輸、提升運輸、主巷運輸都涉及到了機電運輸系統(tǒng)的運行。煤礦軌道運輸主要包括大巷運輸?shù)碾姍C車、斜巷運輸?shù)倪\煤皮帶、運送物料的調(diào)度絞車、立井的提升絞車等。礦井機電運輸格局中，主井提升系統(tǒng)、供電排水系統(tǒng)、通風(fēng)機、壓風(fēng)機、主運皮帶、架空乘人裝置和輔助運輸已經(jīng)全部形成自動化，大大提高了生產(chǎn)效率，減少了崗位數(shù)量，部分崗點甚至實現(xiàn)了無人值守，改變了職工“枯燥無味”的工作環(huán)境，保證了礦井生產(chǎn)的安全、高效[1]。1.2機電運輸系統(tǒng)存在的問題及解決對策。由于工作人員安全意識不足，專業(yè)素養(yǎng)不夠，而相關(guān)部門對機電運輸特種人員的培訓(xùn)工作不到位，導(dǎo)致作業(yè)人員的技術(shù)水平低，崗位操作不熟練，即使特種作業(yè)人員持有上崗證，但也經(jīng)常出現(xiàn)一些違規(guī)操作的問題。企業(yè)沒有定期更新機電運輸設(shè)備，沒有定期檢測、檢驗、維護機電設(shè)備，導(dǎo)致機電運輸裝備無法滿足安全生產(chǎn)的要求。制度不規(guī)范，執(zhí)行不到位，設(shè)備質(zhì)量不達標，缺乏保護設(shè)施等一系列問題，是導(dǎo)致煤礦運輸事故頻發(fā)的主要原因。由于煤礦機電運輸設(shè)備是在井下使用的，運行環(huán)境比較復(fù)雜，時刻面臨地下水涌出、瓦斯爆炸的威脅，在保證運輸能力的基礎(chǔ)上還要滿足防爆要求，所以，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。因此，需要作業(yè)人員規(guī)范作業(yè)流程，落實機電運輸?shù)墓ぷ髦笜?，檢查設(shè)備的運行情況，制訂更高標準的操作要求，將煤礦機電運輸管理安全責任制落實到位，立足于查大隱患、防大事故，加大對重點區(qū)域、環(huán)節(jié)、人員和時段的安全監(jiān)督檢查力度，實行礦井分級管理，保證安全責任制的有效落實。1.3機電一體化技術(shù)。井下運輸系統(tǒng)的機電一體化技術(shù)已經(jīng)成為有效的發(fā)展方向，其融合了自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、機械技術(shù)、電子技術(shù)等多種技術(shù)，可以實現(xiàn)機械設(shè)備與電子設(shè)備的緊密結(jié)合與相互支撐，形成了自動化控制技術(shù)，提高了機電設(shè)備的安全性，確保了機電設(shè)備的穩(wěn)定運行，實現(xiàn)了對機械設(shè)備的監(jiān)控、自動報警與故障診斷，節(jié)約了人力成本，有效執(zhí)行了“一體化減人，自動化換人”的發(fā)展思路。機電一體化技術(shù)體現(xiàn)在帶式輸送機上的電液軟啟動方面。中國已經(jīng)成功研制出了雙電動及差動軟啟動傳動系統(tǒng)，它可以實現(xiàn)軟啟停、無極調(diào)速等智能化控制功能，大大提高了啟動的高效性和安全性。機電一體化技術(shù)還體現(xiàn)在運輸提升機的數(shù)字化技術(shù)方面，比如：內(nèi)裝式變頻技術(shù)被應(yīng)用到全數(shù)字交流式提升機上，其監(jiān)測系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和電氣控制模塊采用數(shù)字化方式進行控制，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸大幅度減小，產(chǎn)生了很明顯的經(jīng)濟效益。在主井應(yīng)用箕斗載荷在線監(jiān)測及超載預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)了對載荷動態(tài)的在線監(jiān)測，有效預(yù)防了二次裝載、滯煤超限等運行現(xiàn)象的發(fā)生，從裝備方面保障了主井提升系統(tǒng)的安全。另外，機電一體化還體現(xiàn)在輔助運輸?shù)臒o極繩絞車的可視化運輸監(jiān)控，皮帶運輸?shù)墓饫w監(jiān)測監(jiān)控，架空乘人裝置的礦井全自動集中控制等方面。為了提高運輸系統(tǒng)的安全性和可靠性，增強救災(zāi)搜救效果，煤礦企業(yè)已經(jīng)引進了物聯(lián)網(wǎng)、通信、信號傳輸?shù)燃夹g(shù)對運輸機械進行安全閉鎖控制，并利用遠程監(jiān)控記錄安全生產(chǎn)情況，大大提高了運輸系統(tǒng)的安全性。通過在減速器、電動機、驅(qū)動鏈輪等關(guān)鍵部位布置傳感器，實現(xiàn)了對刮板輸送機的遠程控制及故障診斷與預(yù)警，初步實現(xiàn)了智能化。

2機電運輸系統(tǒng)的前景展望

2.1千米深礦井高效提升系統(tǒng)。隨著礦山開采深度的逐年增加，一些中老礦井及開采深度超過800m的礦井已經(jīng)進入了深部開采階段，而中國東北及中東部地區(qū)開采時間較久，開采深度已達到千米以上。未達到千米深的礦井正以每年10耀25m的開采深度延伸。隨著開采深度的不斷增加，深部礦井開采需要更精準、更高效、更節(jié)能、更安全的提升系統(tǒng)，才能滿足物料和人員的運輸要求，這就倒逼井筒的主要提升系統(tǒng)面臨設(shè)備的更新、運行機制的配套、管理制度的優(yōu)化健全。其中就包括利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的提升機監(jiān)測系統(tǒng)，具有高檢測效率和高正確率的礦井提升機鋼絲繩損傷檢測等輔助提升設(shè)備，以及高效的提升設(shè)備，以保證運輸?shù)母咝院桶踩訹2]。2.2智能化帶式輸送機系統(tǒng)。為了更好地配套深部礦井的三機設(shè)備，運輸機也需要優(yōu)化全數(shù)字調(diào)速電控系統(tǒng)，有效實現(xiàn)對全數(shù)字調(diào)控、可控硅整流、直流電機、網(wǎng)絡(luò)控制、局域網(wǎng)信息的互相融合以及診斷監(jiān)控等，完成對煤礦大功率電力拖動系統(tǒng)的調(diào)速控制。例如：平煤十一礦在千米深井、運輸戰(zhàn)線長、環(huán)節(jié)多的復(fù)雜條件下，利用人員定位系統(tǒng)、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)和信息通訊系統(tǒng)全程在線追蹤物料運輸，建立起了“井下3000m超遠距離物料速遞系統(tǒng)”[3]。以此為例，為了實現(xiàn)千萬噸示范礦井綜采智能化技術(shù)的配套，礦井應(yīng)建立超長輸送帶驅(qū)動系統(tǒng)，以滿足連續(xù)運距達數(shù)千米、年運輸量千萬噸的高要求。在斜井皮帶輸送方面，建立具有自適應(yīng)能力的隨機性載荷的輸送帶，只有適應(yīng)大傾角、不打滑的驅(qū)動系統(tǒng)，才能夠滿足智慧礦井的運輸安全。2.3井下無人化軌道（膠輪）運輸。在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，為了避免機車運輸受到人為因素、設(shè)備本身缺陷、缺乏安全設(shè)施的影響，引發(fā)事故，可以從運輸機車本身和調(diào)度控制兩方面入手研發(fā)輔助運輸設(shè)備。井下無人駕駛軌道車、無人駕駛軌道電機車的出現(xiàn)，很好地避免了上述問題，這也是運輸設(shè)備的更新?lián)Q代，淘汰老舊機車設(shè)備，新設(shè)備可以記錄運行速度、軌跡等重要信息，大大提高了運輸系統(tǒng)的安全性。在調(diào)度控制方面，煤礦井下機車運輸要求設(shè)置安全、可靠的運輸監(jiān)控系統(tǒng)，以提高運輸?shù)陌踩院涂煽啃?。在現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引進先進的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和智能控制的概念，建立智能調(diào)度系統(tǒng)，可以更快、更好地分析、處理危險事件，避免人和物的損失。2.4運輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合分析系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是將煤礦機電設(shè)備操作運行過程中的信息數(shù)據(jù)及時傳遞給相關(guān)管理部門或控制總平臺。融合多網(wǎng)傳輸技術(shù)是機電設(shè)備運輸過程中信息數(shù)據(jù)對外交換的重要通道，是控制人員及時掌握機電運輸穩(wěn)定性及信息安全主要依賴的運輸載體。利用此技術(shù)收集、量化、轉(zhuǎn)換、處理數(shù)據(jù)，可以提升數(shù)據(jù)處理的精確度[4]，比如可以通過它對井下無軌膠輪車定位、人員定位、瓦斯抽采監(jiān)測、打鉆視頻監(jiān)控等海量數(shù)據(jù)進行匯總。另外，建立基于大數(shù)據(jù)信息分析的災(zāi)害區(qū)域監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)平臺，并創(chuàng)建災(zāi)害預(yù)警指標體系，建立以災(zāi)害風(fēng)險判識方法及預(yù)警模型為基礎(chǔ)的智能預(yù)警系統(tǒng)，可以為機電設(shè)備的良好運行提供有利支撐。

3結(jié)語

總結(jié)了煤礦機電運輸發(fā)展現(xiàn)狀及遇到的問題及對策，介紹了機電一體化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用以及煤礦初步實現(xiàn)的智能化，提出了在智能化、無人化采礦新技術(shù)的影響下，機電運輸需建立千米深礦井高效提升系統(tǒng)、智能化帶式輸送機系統(tǒng)、井下無人化軌道（膠輪）運輸、運輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合分析系統(tǒng)，統(tǒng)籌建立無人化的智能工作面，以提高機電設(shè)備的協(xié)同效率，有效保證運輸設(shè)備的良好運行，降低運行故障的發(fā)生率，提升運輸設(shè)備的精準管理水平，最終促進井工礦井的順利高效安全生產(chǎn)。

參考文獻：

［1］龐靜.淺析煤礦機電運輸系統(tǒng)自動化技術(shù)及其發(fā)展［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2018(14)：41-42.

［2］葛世榮.智能化采煤裝備的關(guān)鍵技術(shù)［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2014，42(9)：7-11.

［3］趙峰.淺析煤礦機電運輸系統(tǒng)自動化技術(shù)及其發(fā)展［J］.中外企業(yè)家，2018(36)：138.

［4］龔立志.淺談提升煤礦機電運輸技術(shù)水平的措施［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2019(4)：67-68.

作者:苗江云 單位:山西澤州天泰能源有限公司