国内首个无人自动化工作面--黄陵一矿1001工作面介绍

     2015年，煤矿行业最火的技术之一是“无人智能综采技术”，最成功的应用单位莫过于黄陵一矿，当年5月19日国家安监总局在陕煤化黄陵矿业集团召开了“全国煤矿自动化开采技术现场会”，并于当年6月11日下发了《关于开展“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动》的通知，8月10日下发了《关于开展“机械化换人、机器人作业、自动化减人”示范企业试点工作》的通知，由此拉开了全国煤矿自动化开采的热潮！

     黄陵一矿无疑是这次煤炭开采革命的先行者，其1001无人工作面曾引来全国各地煤矿企业和科研院校前来学习考察，老王也有幸参加了5月19日的现场会，并到黄陵一矿调度室亲眼目睹了无人自动化开采的风范。下面老王带您详细了解黄陵一矿的无人智能综采技术。

     “1.4-2.2米煤层国产综采装备无人化技术研究与应用”于2013年1月立项，选定一号煤矿1001综采面为试点。2013年11月，配套设备相继到货，随即进入智能化综采工作面建设阶段。先后经历了40天的地面组装调试，40天的井下设备安装，20天的自动化功能调试及三个月的工业性试验，虽然遭遇多项困难，但经过不断的努力和技术改进，终于实现了地面“一键启停”及采煤作业的常态化。

   黄陵一矿1001工作面基本条件：

   1)开采煤层：2#                       2)开采盘区：十盘区

   3)煤层厚度：1.4-2.2m             4)煤的硬度：f≈2.5-3                

   5)煤层倾角：3-5°                    6)工作面长度：235m                  

   7)走向长度：2280m                8)配套能力：2.0Mt

  主要配套设备及厂家：

   1)采煤机：MG2*200/925-AWD（西安煤机）

   2)刮板机：SGZ800/1050（张家口煤机）

   3)液压支架：ZY6800/11.5/24D（平阳重工）

   4)支架控制系统：天玛SAC系统

   5)水处理系统：天玛SAP系统

   6)自动化采煤：天玛SAM系统

  2014年调试期间也遭遇了很多困难，例如：

    1月2日，煤机内外喷雾不畅，流量小，雾化效果差；

     1月7日，远程供液泵站水处理系统堵塞频繁，影响工作面正常供液；

     1月19日，煤机右摇臂指令器受潮进水，不能控制；

     1月20日，工作面在自动记忆截割时，煤机电缆在折返过程中频繁脱槽；

  1月27日，煤机红外线发射器频繁死机重启，影响支架自动跟机。

  但是黄陵一矿主管领导和技术人员直面问题，不逃避，不放过，与设备厂家共同想办法，经过不懈努力和改进试验，解决了影响自动化开采的主要问题，取得了12项革新并申请了8项专利！

    黄陵一矿1001无人工作面在国内外首次实现了：

    1)“有人巡视、无人操作”采煤常态运行；

    2)工作面内完全无人示范2-3刀煤；

    3)实现地面远程采煤；

    4)采煤机、刮板运输机、转载机、皮带机、泵站等的一键起停。

    2014年5月25日，中国煤炭工业协会鉴定黄陵一矿1001工作面无人开采技术达到国际水平。

     黄陵一矿1001无人自动化工作面的技术核心组成如下：

    其关键技术有以下几点：

    1、液压支架跟机自动化技术

    在采煤机上安装红外线发送器，每台支架上安装1个红外线接收器，接收红外线发射器发射的数字信号，系统通过对采煤机位置及运行方向的识别，实现工作面液压支架跟随采煤机作业的自动化控制功能，包括跟机自动移架、自动推溜、跟机喷雾等控制。

    2、采煤机记忆截割技术

   采煤机上设有行走编码器、左采高编码器、右采高编码器、双轴倾角计、瓦斯传感器，能够工作面倾角、俯仰采角度、摇臂倾角、采煤机位置的实时监测，并可对采煤机预先设定记忆截割路线。

  3、工作面视频监控技术：

    每6台支架安装1台监控支架用矿用本质安全型摄像仪，安装在支架的顶梁上，照射方向与工作面平行；每3台支架安装１台监控煤壁视频用矿用本质安全型摄像仪，安装在支架的顶梁上，照射方向与工作面垂直。

    矿用本质安全型显示器可以同时显示3台矿用本质安全型摄像仪拍摄的图像，并可跟随采煤机运动显示采煤机附近3台液压支架区域内的煤壁视频。

   4、远程集中控制技术：

    在顺槽列车上或地面打造一个“井下中控室”。按下“一键启停”按钮，工作面的设备依次顺序自动启动。设备数据高速上传和控制信号实时下达，控制延时不超过200ms。

     上图右侧为刮板、转载、破碎远程控制面板。

    上图为液压支架远程控制面板，可实现支架远程操作。

   上图为采煤机远程控制面板。

    使用效果总结：

    实现了“以采煤机记忆割煤为主，人工远程干预为辅；以液压支架跟机动作为主，人工远程干预为辅；以综采运输设备集中自动化控制为主，人工远程控制为辅”的生产模式，综采工作面由原来的11人（煤机司机3人、支架工5人、运输机司机1，电工1人，泵站司机1人）联合作业，递减至目前的3人（巡视工1人，监控中心操作工2人）随机监护，真正做到了综采工作面远程控制自动化无人开采。

    未来展望：目前受制于无法实现采煤机自主定位、刮板机无法自动调直、煤岩识别技术不成熟等因素，国内各自动化工作面还处于每天无人示范割两刀或每班割两刀，其余时间还以人为干预为主的水平。但是随着光纤陀螺仪在采煤机自主定位方面的实验，以及煤岩识别技术的继续推进，在不远的将来，完全的无人开采必将成为现实！

     下面请大家看两段黄陵一矿调度室现场拍摄的实况视频。

      记忆截割演示：

    调度室一键远程启动：