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煤矿综采工作面自动化开采技术项目推广材料一、项目背景在过去的十几年间，我国煤炭工业取得了惊人的高速增长，产量猛增的同时安全性也大幅提高。这离不开装备技术和自动化控制技术的发展。然而即使今天，咱们的人均产量、百万吨死亡率等指标还落后于欧、美、澳等发达国家较多。自动化、智能化的道路依然任重道远！十二五以来，在国家863等重大项目的支持下，液压支架制造、采煤机自动截割、综采工作面智能控制等关键核心技术取得突破，为在煤矿“高配”成套装备奠定了技术基础。我国已逐步实现3-5m左右煤层综采装备国产化，并在薄煤层、大倾角、特厚煤层综放及超大采高方面取得了世界领先的技术、工艺及装备成果；当前，顶板事故、瓦斯事故依然是我国煤矿主要事故来源。采煤工作面是发生顶板和瓦斯事故的主要地点之一，直接减少采煤工作面的人员数量是减少人员伤亡、保障安全的重要手段，实现“无人则安”。因此，煤矿开采方式由“综合机械化人工操作开采”向“智能化无人操作开采”方式转变就显得尤为必要。目前，我国正处于转型升级和结构调整的关键时期，在新兴网络技术和传统工业深度融合的大形势下，各个行业正迎来巨大变革，其中以智能成套装备与传统工艺的融合实现产业转型升级正成为越来越重要的发展模式，煤炭开采产业由于安全、环境等因素的影响，对智能装备的需求尤为迫切，因此，发展以实现无人化开采为目标的智能装备对我国煤炭开采产业的发展具有重要意义二、项目意义国家层面意义：我国把高端装备作为战略性新兴产业，并把智能制造作为高端装备的重点发展方向，对促进我国经济结构调整和转型升级有着重要意义。行业层面：煤机装备作为我国重大技术装备的重要组成部分，高端煤机装备的智能化和自主化，对实现煤炭开采的转型升级有着重要意义。企业层面：自动化技术对企业有着现实意义。（1）提高煤矿井下工作面作业的自动化程度。（2）减轻操作工人的劳动强度。（3）改善和提高工作面顶板管理和工作面管理质量。（4）适应煤炭生产高产高效集约化发展。（5）促进煤炭生产技术的进步。（6）实现综采工作面电液控制系统国产化，达到节约设备投入成本、缩短供货周期和及时售后服务的目的，适应我国煤矿生产的要求。三、项目目标在正常采煤生产过程中实现以采煤机记忆割煤为主，人工远程干预为辅；以液压支架跟随采煤机自动动作为主，人工远程干预为辅；以综采运输设备集中自动化控制为主，就地控制为辅；以综采设备数据监测为主，视频监控为辅；即“以工作面自动控制为主，远程干预控制为辅”的自动化生产模式；实现“智能化作业，有人巡视”，达到工作面少人安全高效开采。四、技术方案1、SAC电液控制系统1.1系统概述SAC型液压支架电液控制系统是北京天地玛珂电液控制系统有限公司在深入分析国外各家电液控制系统优缺点基础上，以当今最先进的ARM7嵌入式处理器为平台，创新采用新型体系架构，研制成功的新一代液压支架电液控制系统。SAC型液压支架电液控制系统是集工作面控制系统、过滤系统及工作面数据集成及上传系统为一体的对液压支架实施多功能、高效率、自动化控制的成套设备，是一个多层次多计算机集成的网络控制系统，系统的规模和配置有灵活的可选择性和可扩展性，监控功能具有较强的适应性和可延伸性，用户可以根据需要选用自动化程度由低到高的各种控制功能，自动化程度较高的，可以增加配置智能传感器，实现矿井的自动化。SAC型液压支架电液控制系统已经形成了系列化产品，对不同支架类型和支架控制动作功能的要求，具有针对性的完整解决方案。具有全中文显示，能够实现单架控制、成组控制、跟机自动化控制、闭锁及紧急停止、故障显示及报警、自动补压、带压移架、矿压监测、工作面数据集成及上传、顺槽及地面监测、数据分析及信息发布等功能，能够最大限度地满足煤矿综采工作面自动化控制的需要，系统运行稳定可靠，主要技术性能指标达到了国际同类产品水平。1.2系统组成SAC型液压支架电液控制系统由以下几个子系统组成：工作面电控系统、电液控换向阀、顺槽监控主机系统，井上下数据传输系统、顺槽过滤系统组成，见图1。根据自动化的需求，可扩展智能传感器，实现矿井自动化。各子系统基本配置如下：图11.3系统功能（1）基本功能系统具备双向邻架、隔架单动作控制功能。系统具备双向邻架自动顺序动作功能。系统具备双向成组自动控制功能。系统具备初撑力自动保持及带压移架功能系统具备电液控制系统及其他设备信息数据上传及存储功能系统具备声音报警、急停、本架闭锁及故障自诊断显示功能，并能方便地进行人工手动操作，能够在线进行参数调整设定和现场程序装载与更新。（2）高级功能系统具备跟机自动化控制功能，三角煤也能实现跟机自动化，实现与采煤机配合进行全自动化的双向、单向、部分截深割煤功能。系统具备支架姿态监测功能。系统具备防片帮功能。系统具备采煤机与支架的防碰撞功能。系统具备支架高度监测功能。具备皮带自移和转载自移电控及遥控功能。1.4系统特点SAC型液压支架电液控制系统是对液压支架实施多功能、高效率、自动化控制的成套设备，能够有效提高液压支架的动作速度，减轻工人的劳动强度，确保生产安全。可根据用户需求，提供成套定制化解决方案，在易用性、灵活性和环境适应性等方面更加适应中国煤矿井下条件。可接入煤矿信息化系统，实现井上下综采设备信息的实时共享和分析，为用户的科学生产管理和决策提供有力保障。具有先进智能、配置灵活、成熟可靠、经济实用等特点2、SAM综采自动化系统2.1系统概述天玛公司综采自动化控制系统旨在为煤矿用户提供综采工作面自动化成套解决方案，在综采工作面单机设备自动化基础上，建立一套以监控中心为核心，工作面视频、以太网、音频、远控为基础的集中自动化控制系统。采用拟人手法，把人的视频、听觉延伸到工作面，将工人从危险的工作面采场解放到相对安全的顺槽监控中心，实现在顺槽监控中心对液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、顺槽胶带机、泵站、开关等综采设备进行远程操控，达到工作面“有人巡视、无人操作”开采的目的。2.2系统组成系统主要由三部分组成，包括工作面部分、顺槽监控中心、地面部分。图2综采自动化系统结构图2.3系统功能（1）具有在地面调度中心对综采工作面设备的监测功能。（2）具有在地面调度中心对井下设备（采煤机、液压支架、泵站控制、运输机、转载机、破碎机、皮带机系统）的“一键”启停控制、和远程干预操控功能。（3）具有在顺槽监控中心和地面调度中心对工作面设备的集中监控：（4）具有对采煤机工况监测与远程控制功能。（5）具有对液压支架工况监测与远程控制功能。（6）具有对工作面运输设备工况监测与远程自动化控制功能。（7）具有对泵站系统设备工况监测与集中自动化控制功能。（8）具有对皮带系统设备工况监控功能。（9）具有对综采设备数据集成、处理功能。（10）具有自动化系统无故障自诊断功能（包括对采煤机、液压支架、三机、泵站、皮带控制的故障诊断）、故障类型显示、语音提示、管理等功能。（11）具有工作面工业以太网，在工作面实现数据的高速传输。（12）具有工作面视频系统，实现对主要综采设备进行实时监控。（13）具有井上下数据传输功能接口。（14）实现两顺槽超前支架在顺槽监控中心和地面调度指挥中心远程操控。。（15）具有工作面LED照明系统，对视频系统采集工作面视频提供良好的光照条件。（16）配备LASC系统，具有工作面自动找直功能。（17）当综采工作面自动化控制系统出现故障时，各子系统不受综采自动化系统控制，以保证在检修和自动化控制系统出现故障时，各子系统能单独开车，确保生产不受影响。2.4系统特点SAM型综采自动化控制系统，在综采工作面单机设备自动化基础上，建立一套以监控中心为核心，工作面视频、以太网、音频、远控为基础的集中自动化控制系统。采用拟人手法，把人的视频、听觉延伸到工作面，将工人从危险的工作面采场解放到相对安全的顺槽监控中心，实现在顺槽监控中心对液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、顺槽胶带机、泵站、开关等综采设备进行远程操控，达到工作面“有人巡视、无人操作”开采的目的。具有拟人、智能远控、高度集成、协调高效等特点。3、SAP智能集成供液系统3.1系统概述SAP型智能集成供液系统不仅具备基本的供液功能，还将电磁卸荷控制、多级过滤、自动补液、乳化液自动配比、乳化液浓度在线检测、系统运行信息检测与上传等功能集成于一体，为用户提供专业的综采工作面供液系统整体解决方案。不仅方便用户对供液系统进行集中采购、管理，也避免了分散采购造成的接口不统一、参数不匹配、相互冲突等问题。通过统一规划、合理布局，可以最大程度地降低顺槽液压管路的复杂程度，实现液压管路布置的集约化、标准化。乳化液自动配比系统解决了乳化液手动配液工作稳定性的缺陷、劳动强度大、配比浓度不准确等一系列问题。自动加油是电动齿轮泵将油桶中的乳化油抽送到集成乳化液配比功能的储油箱内，供乳化液自动配比用，减小工人运送乳化油的劳动强度。乳化液泵组为四泵两箱，喷雾泵组为三泵两箱。乳化液泵站三台运行、一台备用；喷雾泵站两台运转、一台备用。3.2系统组成SAP型智能集成供液系统由乳化液泵站、喷雾泵站、控制系统、自动配比四大部分组成。如图3系统结构图。图3系统结构图3.3系统功能（1）具有集中自动化控制功能，实现单泵控制、多泵智能联动控制控制模式。（2）具有泵站变频与电磁卸载的智能联动控制功能。（3）具有具电控、液控两种卸载功能，电控失效后自动切换到液控模式。（4）具有可靠的爆管保护功能。（5）具有液位检测、自动补液(水)、乳化液自动配比功能。（6）具有数据记录、保存及上传功能输。（7）具有急停、闭锁保护功能，可以单泵闭锁及多台泵站的急停控制。（8）具有对全供液系统进行自动检测、实时显示及控制功能。3.4系统特点SAP型智能集成供液系统旨在为煤矿用户提供一套完整的综采工作面支架液压系统供液解决方案，集泵站、电磁卸载、智能控制、变频控制、乳化液自动配比、多级过滤及系统运行状态记录与上传为一体，为综采工作面提供恒压、清洁、配比稳定的高质量乳化液，是煤矿综采工作面高产、高效、节能环保、长时间稳定工作的值得信赖的后备保障系统。具有稳定可靠、智能安全、绿色清洁、节能高效等特点。五、应用效果1、转龙湾煤矿：国内首套澳联邦科学院LASC技术的引进、吸收再创新示范工作面，实现了工作面连续自动化开采过程中工作面直线度精确控制。2、黄陵一矿：实现工作面内1人巡视，远程2人操作的常态化生产模式。3、石圪台矿：建立了对工作面设备运行过程的视频感知，使操作殾有够“一目了然”地掌握工作面运行情况。4、新元煤矿：实现了瓦斯浓度检测与采煤机速度联动控制模式，采煤机与支架协调配合控制，在高瓦斯、复杂地质条件下的全工作面自动化开采应用。六、项目预算按照150架支架，主阀按照14功能15出口主阀。1、SAC电液控制系统：（1）电液控部分每架约3.5-3.6万元，150架约为520-540万元（2）顺槽控制部分18-20万元（3）数据上传部分40万元（4）顺槽过滤系统46万元（5）水处理系统50万元2、SAM综采自动化系统：综采自动化系统包括（1）顺槽监控中心部分、（2）以工业以太网部分、（3）支架视频系统部分(有云台摄像仪）（4）采煤机视频系统部分（5）地面视频监控系统、远程控制系统、（6）超前支架视频、（7）顺槽皮带、转载机接入部分以及安装附件部分每架约为2.4-2.6万元，150架约为360-390万元工作面自动找直包括LASC系统，总价600万（含三年服务费）3、SAP智能集成供液系统包括：（1）泵站液箱部分（不包含泵站）、（2）泵站智能控制系统部分（含变频控制）、（3）乳化液自动配比部分乳化液泵站按照3泵2箱、喷雾泵站按照2泵1箱核算价格约为240万元。