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综采工作面自动化技术在赵固一矿安全生产中的作用

文档作者：郅富标毋虎城张军文档来源： I．河南理工大学高等职业学院 2．河南煤化集团焦煤公司赵固一矿		点击数：	更新时间： 2021年10月31日
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第19卷第12期
2010年12月
中 国 矿 业
CH INA M INING M AGAZINE
Vol_19。No．12
Dec 2010
综采工作面自动化技术在赵固一矿
安全生产中的作用
郅富标 ，毋虎城 ，张 军
(I． 河南理工大学高等职业学院， 河南焦作454000；
2． 河南煤化集团焦煤公司赵固一矿，河南焦作454000)
摘要：鉴于煤矿安全的重要性，在高产高效矿井的综采工作面，应用了大功率多电压输出的新型
移动变电站、隔爆真空智能型高、低压开关、软启动电磁启动器、隔爆组合开关、电牵引采煤机、液压
支架电液控制系统、计算机安全监控及通讯系统等新型的机电设备。这些新设备的应用，保障了煤矿安
全、高产高效、自动化生产。
关键词：综采工作面； 自动化；安全
中图分类号：TD823．97 文献标识码：B 文章编号：1004—4051(2010)12—0071—03
The Aplication of automation fully m echanized coal face in the Zhaogu role of mine safety
ZHI Fu biao ，W U Hu—cheng ，ZHANG jun
(1． Altitude Vocational College of Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China；
2． Henan Coal Chemical Group Jiaozuo Mine Coal Company zhaogu coal mine，Jiaozuo 454000，China)
Abstract：In view of the im portance of mine safety，mine in the high—yield and efficient mechanized rain—
ing face，apply high—power multi—voltage output of new mobile substations，explosion—proof intelligent high
vacuum，low pressure switch，soft starter electromagnetic starter，explosion—proof combination of switches，
Electric traction shearer，hydraulic supports electro—hydraulic control systems，computer security monito—
ring and comm unications systems and other new types of equipment．The application of these new devices tO
protect the coal mine safety，high efficient，automated production．
Key words：fully mechanized coal face；automation；safety
河南煤化集团焦煤赵固一矿属“十一五” 重
点建设项目， 于2009年5月10日竣工投产，该矿
设计规模240万t／a， 是目前豫北地区设计生产能
力最大的现代化矿井。矿井总资源储量3．7亿t，
可采储量1．6亿t，煤种为特低硫、高发热量的优
质无烟煤。项目概算总投资16．85亿元，服务年限
49年。
矿井设计时，采用最先进自动化设备及技术。
该矿的综采工作面，应用了大功率多电压输出的
新型移动变电站、隔爆真空智能型高、低压开关、
软启动电磁启动器、隔爆组合开关、电牵引采煤
收稿日期：2010—06—21
作者简介：郅富标(1976一)，男，汉族，河南巩义人，2001年7
月毕业于辽宁工程技术大学电力系统及自动化专业， 硕士， 河南
理工大学高职学院讲师。
机、液压支架电液控制系统、计算机安全监控及
通讯系统等新型的机电设备。这些新设备的应用，
保障了煤矿安全、高产高效、自动化生产。
1 综采工作面概况及主要机电设备
综合机械化采煤， 是指采煤工作面的破煤、
装煤、运输、支护等生产环节，全部实现机械化
生产。简单的工作过程是： 采煤机在刮板输送机
上，液压支架下， 通过牵引运行中的采煤机旋转
的滚筒破煤，采落的煤炭经刮板输送机、破碎机、
转载机、皮带输送机等设备运送到地面装车。液
压支架和刮板输送机互为支点， 随工作面的开采
向前推进。综采工作面机电设备多， 电动机容量
大，工作面采用移动变电站供电方式。液压泵站
通过液压管路提供液压支架的工作液力源。工作
面主要机电设备有采煤机、刮板输送机、转载机、
破碎机、皮带运输机、液压支架、液压泵站、绞
72 中国矿业 第19卷
车、通风设备； 向上述设备供电的移动变电站、
高低压屏蔽电缆及高低压控制开关设备，还有工
作面的通信及安全监控设备。
2 大功率多电压输出的新型移动变电站
工作面采用移动变电站供电方式， 由采区变
电所经高压双屏蔽电缆将6 kV 或l0kV 三相高压
电源，送到工作面的移动变电站。移动变电站将
6 kV或10 kV 电压变换为1．2kV (大容量工作面
电压为3．3 kV)乃至更高电压，供工作面机电设
备用电。随着工作面机电设备容量的增大，机电
设备使用电压等级不同， 同一台变电站可输出不
同电压等级的电压供电， 而且变电站容量也相应
提高。
移动变电站设在工作面平巷轨道上的平板车
上，随工作面的开采而移动。这种供电方式把高
电压深入到采煤工作面， 以满足工作面大容量设
备的供电需求。为确保1=作面的安全供电， 供电
线路大都采用有专门的保护接地芯线及屏蔽线的
电缆。移动变电站的高低压开关及工作面配电点
的低压馈电开关，其内部主电路的断路器都采用
真空断路器。控制及保护器件使用单片机综合保
护器、可编程控制器PI C及微型计算机。控制方
式能就地控制、远方控制、程序控制及遥控等多
种控制；保护功能可实现短路、过载、断相、低
压、过压、漏电及漏电闭锁等保护。能将事故隐
患及早发现处理， 避免发生严重事故，确保安全
可靠供电。而且开关整定调整方便，还设有自检
及显示功能，有些保护及控制电路设计成本质安
全型， 构成隔爆兼本质安全型设备， 极大地提高
了设备的安全性能。低压馈电开关做成隔爆方形
结构，使检修维护方便，确保工作面安全、可靠
供电。
3 电牵引采煤机
新技术对采煤机的结构、牵引机构、行走机
构、摇臂的性能和可靠性提出很高的要求。应用
于超级综采工作面的采煤机采用交流变频调速拖
动装置；牵引装置为带有锻造齿条的牵引装置。
采煤机已经实现自动化控制，操作简单， 可实现
记忆截煤和液压支架联动控制。
采煤机的牵引系统也由液压牵引改进为电牵
引，使得采煤机牵引部机械传动结构简单，传动
效率提高，工作可靠。电牵引采煤机应用单片机、
可编程控制器PLC及计算机控制技术，系统具有
完善的控制、检测、诊断、显示功能。能实现对
采煤机的人工控制、遥控及自动控制； 对采煤机
运行中的各种参数如电流、电压、速度、温度、
压力及负载等情况实时监测处理；若某些参数超
过允许值时，发出相应的报警信号，并进行保护i
还能对采煤机的关键部件进行自检和故障诊断，
显示运行中各种参数的图形及数据，并可向地面
控制巾心或调度室传输。对采煤机牵引速度的调
整采用变频调速技术， 可实现采煤机的软启动、
恒功率、恒牵引力运行， 特殊情况下， 还能实现
发电反馈制动， 向电网回馈电能， 实现牵引特性
的四象限运行。实现了采煤机的节能、高效工作。
交流变频调速电动机结构简单、无刷无载流
子的优点，也有直流调速系统调速性能好，控制
电路简单、节约能源、经济可靠等优势，而且启
动转矩大、启动电流小等特点。这种调速方式，
在煤矿井下采掘机械中得到较好的应用。
4 液压支架的电液控制系统
液压支架的迁移控制由单台手动液压操纵控
制，改进为由PLC与电动液压阀组相结合，组成
的电液控制系统。该系统是液压支架控制技术的
发展方向， 由北京天地玛珂电液控制系统有限公
司生产的PM31型液压支架电液控制系统，使液
压支架、刮板输送机的移动操作更加灵活、快捷。
电液控制系统一般由主控制台、支架控制箱、电
液控制阀组、压力及位移传感器、电源箱、电缆
等组成。
各个支架的控制箱与主控制台连成一个有机
整体，以计算机及网络技术为基础， 以液压支架
电液控制系统为核心。每台液压支架配备一台支
架控制箱， 主要由单片机、触摸屏控制按键及液
晶显示器组成。每台控制箱都能发出各种控制指
令，使对应的电液控制阀组内的电磁先导阀或微
电机动作，控制主控阀开启， 向所连接的液压缸
供液，支架作相应的动作。控制方式由机械手柄
操纵变为电子触摸屏按键操纵，操纵控制方便、
高效。
根据采煤工艺的要求，将液压支架的动作按
预定的程序运行。实现液压支架的单架控制、成
组控制、全工作面自动控制等多种控制功能。使
液压支架的操纵更方便，移动更快捷。这一新技
术的应用，确保采煤T作面高产、高效自动化采
煤。为实现采煤丁作面的自动化、无人化采煤创
造了必备的条件。
5 隔爆真空智能型电磁启动器及隔爆组合开关
隔爆真空智能型电磁启动器，采用单片机进
行控制及保护， 并有液晶显示器，可方便进行保
第12期 郅富标等：综采工作面自动化技术在赵固一矿安全生产中的作用
护参数设定、故障查询和模拟试验，具有远控、
程序控制及遥控等功能。并有瓦斯监测接口， 若
外接瓦斯传感器， 可检测工作面的瓦斯浓度， 如
瓦斯超限，智能启动器动作， 切断低压电源。为
解决大功率电动机的启动控制问题， 可选用具有
软启动功能的电磁起动器。如 R 一315／l140型
软启动电磁起动器，该启动器由单片机组成的智
能监测控制电路，控制三组反并联的单向晶闸管
的导通角，调节大功率电动机的启动电流， 实现
电动机的软启动。
由于设备容量大， 电动机台数多， 常采用隔
爆组合开关又称负荷控制中心， 对工作面设备进
行控制。组合开关是由多个真空接触器及驱动器
组成的多功能开关，新型的组合开关以可编程控
制器为控制中心， 通过驱动器控制真空接触器，
即可独立驱动对应的电动机，也可实现多台驱动
器之间的顺序控制或连锁控制， 使各对应驱动的
电动机按约定的程序工作；并具有完善的保护、
试验监测、状态显示及故障查询系统。全部电气
设备主电路的控制开关，都采用真空接触器、无
触点继电器，有些控制及保护电路设计成本质安
全型，使得采煤工作面设备工作更安全。
6 计算机安全监控系统
矿井安全监控系统，一般由地面主机计算机、
调制解调器、井下分站单片机、传输接口、传感
器、执行器、声光报警、断电、电源箱、电缆、
接线盒等组成。
传感器将瓦斯、煤尘、温度、湿度、CO、
cO。、风速、风量、顶板压力等各种环境参数转换
成与之成比例的电信号，此信号经分站处理， 就
地显示及地面调度室总机同步显示各参数。当某
参数超限时， 由执行器自动声光报警，严重时自
动断电。还可配置工作面设备的开／if传感器、皮
带跑偏传感器、超声波料位计、采煤机位置速度
监测仪、风电瓦斯电闭锁等各种传感器，将主要
设备的工作情况进行井上井下跟踪监测， 地面调
度室实时监控，调度员随时发布调度命令。
7 采用自动化技术后的效果
(1)将采煤工作面的采煤机、液压支架、破
碎机、装载机、刮板输送机、液压泵站、带式输
送机等设备的控制系统、工作面通信与监控系统
及工作面供电系统集成，并接人矿井自动化系统
的以太网，实现带式输送机及工作面设备的集中
控制、保护、故障自检、闭锁、沿线通信等功能，
达到安全、高产高效进行煤炭开采。
(2)以采煤机位置为依据的液压支架自动控
制系统，实现液压支架跟随采煤机自动操作， 使
得综采工作面的安全生产有技术的保障， 而且极
大地提高了采煤工作面的产量和工效，确保矿井
的安全生产。
(3)原煤产量、全员效率、回采工效、日产、
单产、机械化程度等指标普遍较好， 工伤率、材
料消耗、百万吨死亡率等指标下降，工作面个数
减少，每班下井人员大幅减少，创出了当年投产
当年采煤300万t的记录。 1
参考文献
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[J]． 煤矿机电，2009(1)．
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