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掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节,采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。生产集中化的发展和回采工作面的快速推进，要求继续完善机械化和自动化手段，其目的在于达到更高的巷道掘进速度，同时还可降低掘进费用以及不断提高安全程度和改善劳动条件。但是由于国产成套设备的自动化程度不高，综掘单进仍处于较低水平。在新的市场经济形势下，掘进技术已经成为煤矿生产发展的一个瓶颈，解决好这一问题，可以达到提高工效的目的，并且保障矿井采掘关系的平衡，有利于煤矿生产的稳产、高产、安全、高效。因此，必须研究采用国产成套设备的自动化快速成巷技术，以使掘进工作面与综采（放）工作面的自动化程度相适应，以达到高产高效、快速推进的要求。 为实现掘进机的自动控制，采用嵌入式工业控制计算机与可编程控制器相结合的数据收集和处理模式。系统组成框图如图2-1所示。 图 2-1 系统原理框图 为实现煤巷断面掘进的自动控制，控制阀采用德国哈威进口比例电液阀组，并在主要的油缸内增加抗震动抗冲击等级极强的直线位移传感器，在电控箱里增加高精度两轴倾角传感器和三维电子罗盘等。通过采用先进的检测技术、数据处理技术、PLC编程技术及电液控制技术等，使掘进机具备了定位自动截割、远程遥控、姿态调整及煤矸初步识别、掘进机自动化监控等功能。 根据安装在回转油缸、升降油缸、伸缩油缸、铲板油缸的位移传感器确定的动态行程变化得出的位移量变化值，运用传导运算函数，得出截割头切割中心在计算机虚拟切割平面的直角坐标（x,y），如图2-2所示。由（x，y）组成的坐标集合就构成了与设定截割断面的坐标信息（x0，y0）的联系。以截割矩形断面为例，在进行截割时，计算机与PLC按照导航的方式进行截割控制。 图2-2 截割曲线图 在煤矿作业环境下，目前大多数的巷道掘进施工都是采用人工的方式，即人工操纵掘进设备，然后不时的观察掘进方向与激光指向仪的方向是否保持一致，这种施工模式无法发挥出掘进设备的最大功效。因此只有让掘进机准确的跟紧激光指向仪的激光指向进行定位，才能使掘进机的效率得到有效发挥。 图2-5 掘进设备三维坐标系 煤岩识别，简单通俗的说就是将煤层与岩石（矸石）进行有效区分的过程。 在自动切割中，怎样判断是切割到底板、顶板或者是夹矸呢，我们的掘进机具有截割头位置姿态检测系统，可以连续的检测截割头运行的空间位置。通过煤矸识别与截割头位置处理，控制系统就很容易判断出掘进进程中截割到的是顶底板，还是中间夹矸。 遥控操作台安装在监控中心，主要包括：遥控座椅、遥控操作设备、电脑主机、液晶显示器、供电设备、各类开关按钮等。 控制系统技术参数： 矿用隔爆兼本安型车载无线接收器技术参数： 硬件配置示意图 系统投入使用，最高日进尺达26m，平均日进尺达21m，最高月进尺达618m；相对于通常的机掘水平来说，工作面用人由原来的每班10人减少到6人，每班减少4人，进尺由原来的10m/天提高到21m/天，平均掘进工效由0.4m/工提高到1.2m/工，同时工人的劳动强度大大降低，作业环境大大改善，安全系数也得到进一步的提高，为矿山推进智能化建设打下良好的基础。 |
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