一、礦井及工作面概況
澳思達(dá)煤礦位于澳大利亞新南威爾士州，是兗礦集團(tuán)海外收購礦井。礦井主采煤層為格雷塔煤層，厚度為4.5～7.5m。礦井原采用4.0m大采高綜采進(jìn)行回采，丟煤嚴(yán)重，導(dǎo)致因煤炭自然發(fā)火而工作面封閉停產(chǎn)和關(guān)井。兗礦集團(tuán)收購該礦井后，對其進(jìn)行了系統(tǒng)改造，采用綜放工藝進(jìn)行回采。
改造后的首采工作面為A1綜放面，工作面開采格雷塔煤層，煤層厚度為6.0～6.5m。格雷塔煤層向上直到泊爾頓煤層之間為厚6～20m的地層，含薄砂巖/粉砂巖夾層、中等層狀碳質(zhì)粉砂巖、中等層狀砂巖并間以碳質(zhì)/煤絲，屬于直接冒落層，泊爾頓煤層上覆塞斯納克(Cessnock)粉砂巖，厚度在30m以上。
工作面機(jī)采高度為2.9m，采放比為1：(1～1.2)。工作面選用EL-2000型采煤機(jī)、PF6型封底式前部輸送機(jī)、PF5型開底式后部輸送機(jī)、PF6／1342型轉(zhuǎn)載機(jī)、SK11/18型破碎機(jī)。工作面中部支架為2-LEG-SHILED-1800/3500-971T兩柱掩護(hù)式低位綜采放頂煤液壓支架，端頭支架為配套研制的左右分離邁步式回采巷道成組支架。
澳思達(dá)煤礦綜放工作面的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊控制系統(tǒng)主要由井下安裝的光纜將各種信號傳輸?shù)降孛姘惭b的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，再由服務(wù)器將信導(dǎo)傳輸?shù)礁鱾€監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)。在地面的主機(jī)電腦上，可以實(shí)現(xiàn)工作面各設(shè)備的參數(shù)設(shè)定和調(diào)整，然后數(shù)據(jù)通過光纜傳輸?shù)骄鹿ぷ髅娴闹鳈C(jī)電腦(CME)。該通訊控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對采煤機(jī)、液壓支架、前、后部刮板輸送機(jī)、泵站、運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時監(jiān)測，并可對設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行控制和干預(yù)。
二、支架與采煤機(jī)聯(lián)動的自動化控制
支架與采煤機(jī)聯(lián)動的自動化控制是隨采煤機(jī)割煤行走位置的變化來控制全工作面各支架依次動作，實(shí)現(xiàn)自動過程的程序控制。自動程序。控制有如下功能：隨采煤機(jī)的切割，提前3架自動收回采煤機(jī)行進(jìn)前方的支架護(hù)幫板；隨采煤機(jī)的切割，自動完成降架、拉架、升架、伸護(hù)幫板、推溜等動作。
三、采煤機(jī)自動記憶割煤技術(shù)
工作面采煤機(jī)、液壓支架和前、后刮板輸送機(jī)的全自動化生產(chǎn)運(yùn)行由工作面自動控制系統(tǒng)(PMC-R system)配合完成。在工作面自動控制系統(tǒng)中可以對采煤機(jī)割煤參數(shù)自動記億，并根據(jù)記憶或人工設(shè)置信息，自動控制采煤機(jī)搖臂及滾筒位置，以實(shí)現(xiàn)自動控制采高，自動割平頂、底板，以及自動控制煤機(jī)的進(jìn)刀尺寸，并控制支架與輸送機(jī)的協(xié)調(diào)移設(shè)。
1.自動割煤控制參數(shù)
工作面自動割煤需要根據(jù)煤層地質(zhì)信息和技術(shù)信息，控制采煤機(jī)的割煤參數(shù)。澳思達(dá)煤礦工作面自動控制系統(tǒng)需要控制的參數(shù)有：
（1）工作面傾向傾角(AFT)；
（2）工作面走向傾角(FAT)；
（3）煤塊破碎器角度；
（4）滾筒高度；
（5）采煤機(jī)位置。
實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的自動割煤，就是建立前4個參數(shù)與采煤機(jī)位置的函數(shù)關(guān)系。工作面自動控制系統(tǒng)根據(jù)這些參數(shù)，結(jié)合不同的割煤方向，每隔0.1m自動調(diào)整滾筒位置，以滿足生產(chǎn)工藝對割煤高度和深度等的要求。
上述采煤機(jī)自動割煤所需參數(shù)，可以人工輸入或編程實(shí)現(xiàn)，由于工作面地質(zhì)及生產(chǎn)條件的復(fù)雜性，使得這種人工實(shí)現(xiàn)具有一定的局限性。工作面自動控制系統(tǒng)中提供的采煤機(jī)割煤參數(shù)自動記憶功能，可把生產(chǎn)中的信息存儲起來，作為下一次割煤的控制信息，或作為對原有控制信息調(diào)整時的參考數(shù)據(jù)。
2.工作面煤機(jī)自動割煤控制
在工作面自動控制系統(tǒng)中，把采煤機(jī)割煤的所有動作控制要求預(yù)設(shè)成“一批”任務(wù)(sheare，running batch，SRB)，由自動控制系統(tǒng)控制采煤機(jī)自動完成該“批”任務(wù)，即實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)割煤的自動控制。在SRB中，煤機(jī)各動作是煤機(jī)位置的函數(shù)，自動控制系統(tǒng)根據(jù)支架和前部刮板輸送機(jī)上的煤機(jī)定位裝置的監(jiān)測信息，來控制采煤機(jī)、支架和前、后部刮板輸送機(jī)的各項動作。
采煤機(jī)有兩種SRB運(yùn)行方式：人工模式(manual mode)和連續(xù)模式(serial mode)。
在人工模式下，由人為控制來完成SRB要求的各項動作任務(wù)，而在連續(xù)模式下，則由自動控制系統(tǒng)自動控制采煤機(jī)完成SRB所要求的各項動作任務(wù)。采用SRB連續(xù)模式時，必須滿足以下兩個條件：①需要開啟煤機(jī)定位監(jiān)測系統(tǒng)；②開啟煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時向自動控制系統(tǒng)反映煤機(jī)的各項狀態(tài)信息。
采用SRB連續(xù)模式后，對自動采煤系統(tǒng)的運(yùn)行有兩個重要的控制操作：初始啟動(newstart)和重新啟動(restart)。
當(dāng)自動采煤系統(tǒng)第一次啟動時，或斷電后重啟時，要采用“newstart”方式開始工作。這種情況下，自動控制系統(tǒng)將重新初始化SRB的動作信息，并啟動系統(tǒng)工作。
在自動采煤系統(tǒng)處于處理SRB的中間狀態(tài)，由于一些原因，工作被打斷（中斷）時，需要采用“restart”方式開始工作。這種情況下，自動控制系統(tǒng)不改變原設(shè)定的SRB，只是接著前面的任務(wù)繼續(xù)工作。
當(dāng)采煤機(jī)割通端頭煤后，需要采用人工中斷的方式打斷SRB的執(zhí)行，人工控制完成端頭進(jìn)刀后，需把采煤機(jī)重新停在SRB被打斷時的位置，然后采用“restart“方式，重新開始工作。
四、放煤工藝的自動化控制技術(shù)
自動化放煤工藝的工作流程如下：
1.開啟1個放煤口共1組支架依次向前放煤
當(dāng)采煤機(jī)由機(jī)頭向機(jī)尾割煤，移架至8架時，放煤由4架向機(jī)尾方向開始依次向前放煤至機(jī)尾82架；當(dāng)采煤機(jī)由機(jī)尾向機(jī)頭割煤，移架至78架時，放煤由82架向機(jī)頭方向開始依次向前放煤至機(jī)頭4架。
2.開啟1個放煤口共3組支架依次向前放煤
當(dāng)采煤機(jī)由機(jī)頭向機(jī)尾割煤，移架至8架時，放煤由4架開始→5架在4架放煤三分之一時間后開始放煤→6架在5架放煤三分之一時間后開始放煤，依次類推各架放煤均滯后前架三分之一的總放煤時間依次向前放煤推進(jìn)至機(jī)尾82架；當(dāng)采煤機(jī)由機(jī)尾向機(jī)頭
割煤，移架至78架時，放煤由82架開始→81架在82架放煤三分之一時間后開始放煤→80架在81架放煤三分之一時間后開始放煤，依次類推各架放煤均滯后前架三分之一的總放煤時間依次向前放煤推進(jìn)至機(jī)頭4架。
如果移架速度大于放煤速度可以同時打開2個或多個放煤口，實(shí)現(xiàn)分組單輪順序放煤。
五、工作面煤流自動平衡監(jiān)控技術(shù)
放頂煤工作面受采煤機(jī)割煤速度和打開放煤口數(shù)量變化的影響，運(yùn)輸設(shè)備的負(fù)裁波動往往較大，若工作面產(chǎn)量較大時，易形成運(yùn)輸設(shè)備處于超載狀態(tài)，將影響設(shè)備的安全與穩(wěn)定運(yùn)行，例如，刮板輸送機(jī)的超載將嚴(yán)重影響輸送機(jī)的正常運(yùn)行及鏈條的使用壽命。為保護(hù)運(yùn)輸設(shè)備的安全運(yùn)行，保證生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，需要對運(yùn)輸系統(tǒng)的負(fù)載情況進(jìn)行監(jiān)測，協(xié)調(diào)運(yùn)輸與落煤量的關(guān)系，并在必要時采取措施保護(hù)運(yùn)輸設(shè)備不被損壞。
在澳思達(dá)煤礦Al工作面，為保護(hù)工作面運(yùn)輸設(shè)備，實(shí)施了工作面煤流監(jiān)控技術(shù)，即采取了多種監(jiān)控技術(shù)措施以防止設(shè)備超載帶來的損害。主要有CME實(shí)時監(jiān)控、轉(zhuǎn)載機(jī)出料口監(jiān)控、轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)的溫度監(jiān)控、采煤機(jī)速度監(jiān)控及支架放煤量控制等措施。
Al工作面運(yùn)輸系統(tǒng)煤流控制技術(shù)的主要實(shí)施方法如下：
1.在CME上設(shè)定轉(zhuǎn)載機(jī)的過載電流：
（1）轉(zhuǎn)載機(jī)的電流大于額定電流的50%，并維持10s時，CME將停止前部輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
（2）轉(zhuǎn)載機(jī)的電流大于額定電流的55%，并維持10s時，CME將停止支架的自動放煤動作。
（3）轉(zhuǎn)載機(jī)的電流大于額定電流的60%，并維持10s時，CME將停止后部輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.在轉(zhuǎn)載機(jī)出料口設(shè)置機(jī)械限流裝置，即在轉(zhuǎn)載機(jī)溜槽內(nèi)部安裝擋煤板，限制煤流量。
3.在轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)的液力偶合器上安裝有物理易熔塞和溫度檢測開關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)載機(jī)或破碎機(jī)過載時，液力偶合器的溫度上升，當(dāng)溫度上升到140℃時，物理易熔塞首先融化，當(dāng)溫度繼續(xù)上升到160℃時，溫度檢測開關(guān)動作，破碎機(jī)或轉(zhuǎn)載機(jī)斷電停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
4.設(shè)定煤機(jī)自動牽引的速度為6m/min。
5.設(shè)定支架自動放煤的架數(shù)為單架放煤。
六、前、后部輸送機(jī)的自動推拉控制技術(shù)
1.推移前部輸送機(jī)
工作面前部輸送機(jī)的推移步距為0.8m，彎曲段長度不小于25m。
采煤機(jī)采用端部斜切進(jìn)刀雙向割煤，前部輸送機(jī)的推移順序?yàn)椋?
（1）隨著采煤機(jī)正常割煤，滯后移架25～30m，順序推移輸送機(jī)。
（2）當(dāng)采煤機(jī)在機(jī)頭段進(jìn)刀到23架后，開始將輸送機(jī)的剩余部分連同輸送機(jī)機(jī)頭全部推向煤壁。當(dāng)采煤機(jī)回頭割完三角煤下行割煤后，從機(jī)頭開始按照推溜要求順序向下推溜；工作面兩頭進(jìn)刀段，按照輸送機(jī)彎曲段和進(jìn)刀的要求設(shè)定正常割通時推溜的位置。
（3）當(dāng)采煤機(jī)下行割透下端煤壁，并反向進(jìn)刀至63架時，將輸送機(jī)的剩余部分連同機(jī)尾全部推向煤壁。當(dāng)采煤機(jī)回頭割完三角煤至63架時，自機(jī)尾開始順序向上推溜，進(jìn)入下一循環(huán)。
2.拉移后部輸送機(jī)
工作面后部輸送機(jī)在支架前移后處于放煤位置。待循環(huán)放煤工序結(jié)束后，將后部輸送機(jī)按割煤方向滯后放煤口10～15組支架自下而上（或自上而下）拉移一個步距。
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