開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇煤礦綜采工作面智能化升級研究，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。

智能化是煤炭企業轉型發展過程中的必然趨勢，是世界煤炭技術革命的新方向，也是今后一個時期國家煤炭科技發展的主要支撐領域［1-3］。隨著智能技術的不斷發展，通過運用各種感知、網絡、通信、集成等技術，提升開采裝備的自動化和智能化水平，礦井的生產和組織方式將會向“安全、高效、綠色、智能”的方向發展，逐步實現礦井“少人則安、無人則安”安全發展的現實需要，同時也是提高勞動生產率、增加經濟效益的有效途徑，更是實現煤炭產業高質量發展的必然選擇和提升核心競爭力的根本保證［4-5］。本次擬對中煤集團某煤礦回采工作面進行智能化升級改造設計，力求達到國內領先、國際先進水平。

1地質條件

該煤礦回采工作面煤層厚度0．7～4．2m，平均3．6m。平均屬于厚煤層，煤層傾角2°～6°，平均4°。煤層頂底板有一定起伏，工作面機巷側局部存在煤層變薄區域，煤層結構簡單，煤體結構為原生結構。機巷巷道中寬3．8m，中高2．88m，巷道凈斷面10．63m2。副巷巷道上寬2．6m，下寬4．95m，凈高2．65m，巷道凈斷面10．0m2。工作面長150m，走向長度1000m。

2方案目標

2．1升級改造目標根據省級監管部門相關要求，該煤礦建設智能化綜采工作面主要以低投入且現場較實用、通過初級驗收為建設目標。主要設備選型以技術先進、性能可靠為前提，同時兼顧設備間的相互配套，保證運輸系統流暢，以期達到采運平衡，最大限度地發揮綜采設備優勢。

2．2升級改造內容

設備升級改造內容主要包括以下方面:

(1)對原有采煤機系統電控系統進行升級改造，使之滿足智能化開采要求。

(2)支架純手動控制液壓系統改為電液控制系統，同時優化支架控制工藝。

(3)前部刮板輸送機新增三機電液監測系統，實現對三機設備運行工況的監測和控制。

(4)新采購全新泵站供液系統，以實現泵站系統集中控制和隨動控制。

(5)增加視頻監控及工作面環網系統，對工作面設備的運行狀態及工作面環境進行可視化監控，視頻系統具備動態自動跟機監測功能。

(6)新增工作面人員精確定位系統，以實現工作面人員精確定位。

(7)新增集控系統，實現工作面及順槽系統融合和集成功能，對采煤機、運輸三機、液壓支架、視頻、供電系統、供液系統、皮帶運輸系統、工作面人員精確定位系統等多項系統及設備進行遠程統一監測、協同控制、協同保護，并可將全部數據打包上傳或提供給第三方系統。

(8)新增地面監測及調度展示系統，實現在地面調度室對工作面設備的全自動順序啟停控制，并可查看設備的運行狀態。

3智能化系統設計

為實現上述目標，該系統由井下智能集中控制系統和地面智能化綜合監控管理系統組成，其工作面整體架構如圖1所示。

3．1智能集中控制系統

綜采工作面智能集中控制系統主要負責與各個子系統之間的通信、數據采集、數據分析以及智能化控制，是整套工作面自動化控制系統的核心，是實現在工作面順槽監控中心對綜采設備進行智能化控制，確保各設備間協調、連續、高效、安全運行，實現工作面少人化、無人化的關鍵。3．2智能集中控制系統結構集中控制系統與各個子系統之間采用光纖、Modbus、CANBUS、Profibus、OPC、無線等通信方式進行連接。通過通信數據交互實現與各個子系統之間的遠程監測和控制，具體連接方式如圖2所示。

3．3集中控制系統監測功能

集中控制系統的監測畫面由主界面和各個系統的子界面組成。主界面對系統核心的運行參數進行監控，對三機的運行狀態和信息能夠直觀地監測，便于操作人員及時掌握相關工況信息，進行控制。具體的監測信息包括集中控制系統與工作面設備間的通信狀態顯示。采煤機運行狀態信息、采高及工藝信息;刮板運輸機的運行狀態信息、工作負荷信息;支架的壓力及推移行程等相關信息;能夠將工作面語音系統狀態顯示，包括電話閉鎖狀態顯示、急停狀態顯示和斷路位置顯示(斷路的具體架號)。各個子系統的就緒狀態信息;工作面產量信息、采高信息;設備運行的故障信息等相關參數。此外在集中控制系統的主界面中還能夠顯示工作面設備與監控中心各主控計算機的通信狀態顯示。集中控制系統在實現上述界面的監測功能外還能夠實現對各子系統設備重要運行參數歷史數據存儲功能，能以歷史曲線和數據列表方式查詢;具有歷史故障查詢功能，對所有可能出現故障的地方進行記錄。管理員權限的人員還可在監控中心進行工作面視頻顯示，可對視頻進行管理、查詢、存儲。

3．4地面監測及調度展示系統功能

3．4．1監測顯示功能

地面集控系統通過煤礦井下環網與工作面集控系統進行實時數據交互，并將相關數據進行顯示。顯示的數據包括設備正常運行數據信息、設備設定參數、設備故障信息以及設備運行預警信息等。

3．4．2地面遠程控制功能

當井下集控中心開放控制權限的前提下，綜合監控管理系統可實現對井下設備的遠程控制，包括設備單功能的啟停、順序啟停和地面一鍵啟停。當地面遠程監測系統與井下集控系統通信中斷后，井下集控系統按自身邏輯進行保護控制。

3．4．3視頻監視畫面顯示功能

地面視頻處理系統將井下發送上來的數據解壓并可跟現有礦井使用的視頻監控系統相兼容，同時實現視頻信息歸類和存儲錄像、錄像反調等功能，該系統具備整個工作面視頻錄像的處理容量，可供一個工作面加部分其他監控攝像機的圖像處理。遠程視頻訪問系統是基于網絡視頻的系統，該系統可將視頻信息以局域網、工業環網、以太網等模式發送到個人電腦、辦公電腦、工業服務器等客戶端查看;且該系統具備手機WAP訪問功能，可在智能手機上安裝手機客戶端軟件，從而支持手機上網的用戶實現登錄查看視頻圖像。

3．4．4安全控制保護功能

(1)地面調度指揮中心普通操作人員僅具有對綜采工作面數據信息的查看權限;(2)通過設置相應的安全機制，在取得相應授權的條件下，可在地面調度指揮中心對綜采工作面設備實現一鍵起停功能。

3．5數據遠程發布功能

數據發布系統通過煤礦井下環網與工作面集控系統進行實時數據交互，并將相關數據進行顯示。顯示的數據包括設備運行狀態、正常運行的實時數據信息、設備設定參數、設備預警信息和故障信息等。數據發布系統以移動終端設備如手機、平板電腦為基礎，實現通過APP發布生產數據，同時也可用臺式機或筆記本電腦進行WEB訪問。該系統應允許授權過的終端進行訪問，便于煤礦的生產管理。結語本建設方案以省級地方標準為主，綜合考慮煤礦基本地質條件、現有設備人員、開采方式、生產接續及資金預算情況，以滿足地方政府基本建設驗收要求為標準。實現以“采煤機記憶截割、支架自動跟機動作、鍵盤遙控放煤、三機順序啟停、視頻實時監測監控”的智能化開采模式，達到地面一鍵啟停控制的遠程監測監控應用和展示、示范的目標。

參考文獻:

［1］王國法，趙國瑞，任懷偉．智慧煤礦與智能化開采關鍵核心技術分析［J］．煤炭學報，2019，44(01):34-41．

［2］王國法，劉峰，龐義輝，等．煤礦智能化———煤炭工業高質量發展的核心技術支撐［J］．煤炭學報，2019，44(02):349-357．

［3］范京道．煤礦智能化開采技術創新與發展［J］．煤炭科學技術，2017，45(09):65-71．

［4］李首濱．智能化開采研究進展與發展趨勢［J］．煤炭科學技術，2019，47(10):102-110．

［5］劉峰，曹文君，張建明，等．我國煤炭工業科技創新進展及“十四五”發展方向［J］．煤炭學報，2021，46(01):1-15．

作者:劉佳金 單位:中國煤礦機械裝備有限責任公司裝備研究院