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摘要：采煤机电控系统、支架电液控制系统、工作面三机通信控制系统、运输系统、泵站控制系统及供电系统有机结合，并接入矿井自动化系统以太网，实现对工作面各设备的监测、控制，减少工作面作业人数，真正实现机械化自动化工作面。
关键词：综采工作面；机械化；自动化；急倾斜特厚煤层
中图分类号：F416.44 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）016-000-01
一、综采工作面机械化自动化
1.综采工作面自动化
矿井综采工作面采用设备MG250/300NWD型电牵引采煤机、ZFY6500/20/38D型液压支架和SZZ-800/160型刮板输送机，符合矿井生产条件，将采煤机电控系统、支架电液控制系统、工作面三机通信控制系统、运输系统、泵站控制系统及供电系统有机结合，并接入矿井自动化系统以太网，实现综采工作面设备的集中控制、保护、闭锁、沿线通讯等功能，代替液压支架手工操作阀、采煤机、刮板输送机、泵站控制系统等手动操作，实现割煤、推溜、移架、运输、除尘等工艺过程智能化，减少工作面作业人员50%。
2.综采工作面超前支护和端头支护
目前综采工作面两端头采用单体及一字梁配合联合支护，用过渡支架代替端头支架对综采工作面两端头进行支护，安设符合工作面支护强度和地质条件的端头支架，实现工作面端头与巷道连接区安全、高效护，减少作业人员50%。
二、机械化自动化主要内容
（一）急倾斜特厚煤层综放工作面成套装备配套选型
根据急倾斜特厚煤层的赋存条件，对急倾斜特厚煤层综放工作面的主要开采设备进行选型，并开展三机配套技术和经济合理性分析。
（二）急倾斜特厚煤层综放工作面短壁电牵引自动化采煤机应用研究
1.通过高可靠的双向高速通讯技术将采煤机的位置信息、姿态信息、工作参数等信息及时、准确的传输到顺槽计算机系统，通过互联网将信息传输到地面监控中心。通过数据监测，分析，对采煤机运行状态进行监测和故障分析，对采煤机进行远程控制和人为干预。
2.采用高精度传感器对采煤机的位移信息进行采集，建立数学模型，比较精确的对采煤机实施位置定位，再通过红外装置实现采煤机的辅助定位，运用接近开关实现采煤机机头机尾安全保护，运用多数据融合技术，实现三种定位方式的相互校正和补充，最终实现采煤机的精准位置定位功能，为采煤机远程监控和记忆截割提供重要数据。
3.采用倾角传感器和摇臂摆角传感器，采集采煤工作面的倾角（俯角和仰角）、采煤机摇臂相对于机身平面的角位移，通过建立的数学模型分别计算出采煤机滚筒相对于采煤机底部高度，运行过程中记录摇臂在某一位置处的截割高度，并通过数据处理，利用这些离散的点通过曲线拟合，描绘出采煤机的截割轨迹，为记忆截割提供数据。
（三）急倾斜特厚煤层综放工作面综合控制技术应用研究
综采集成控制系统将多种跨学科技术应用于综放工作面，实现在工作面顺槽监控中心对综采设备进行集中系统控制与管理，实现工作面安全无人割煤和放煤及从工作面到煤仓各设备的集中控制和监测，主要研究内容包括：
1.综放工作面生产调度指挥中心
工作面生产调度指挥中心是整个工作面协调机制的大脑，是集液压支架电液控制、综采设备智能自动化控制、集成供液系统、神经网络、数据集成、视频、音频、通讯于一体，对综放工作面的液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、顺槽胶带输送机、电气开关、泵站等设备进行集中自动化控制，确保各设备协调、连续、高效、安全运行。
2.综放工作面工业以太网
实现工作面综采设备，如液压支架、采煤机、破碎机、转载机、刮板输送机、胶带运输机、泵站、供电系统等快速接入到高速以太网通道，为“大脑”与“四肢”建立连接。
3.智能化采煤机等工作面三机
配备包括采高、位置传感器等在内的完整传感器网络以及可以根据工作面特点和工艺要求进行优化的智能化运行软件，采煤机可以实现远程操作、记忆截割等方式的智能化运行。在电液控系统的指挥下，支架、刮板输送机也可以实现智能化跟随采煤机的动作而运行。
4.综放工作面网络视频系统
实现少人工作面，采用视频对采煤机和支架的状况进行监视，工作人员通过监控监测工作面情况，避免误操作对设备造成的损坏，同时及时发现问题，解决问题，将生产过程的损失降到最低。
5.综放工作面控制理论模型
充分考虑工作面生产工艺，利用控制理论手段进行模型建设。主要将采煤机、支架、刮板输送机等主要综采设备进行关联，并进行分析得出控制逻辑模型。如采煤机以记忆割煤为主，人工远程干预为辅；液压支架跟随采煤机自动动作；液压支架放顶煤自动控制为主，人工干预为辅；综采运输设备实现集中自动化控制；超前支护具有远程控制功能；工作面气体超限断电；短壁放顶煤工作面自动放煤及其远程控制；工作面采煤机、刮板输送机和液压支架等设备联动控制和关联闭锁等功能。
三、效果
1.自动化采煤工作面实现后，工作面正常生产过程中每班操作人员可由过去的16人减少到8人（其中减少的岗位人员为：胶带输送机司机2人、转载机司机1人、刮板输送机1人、泵工1人、放煤工1人、移架工1人、采煤机司机1人），相对减少人员50%。
2.现主运系统共有7条胶带运输机和5处受煤点，每班岗位工12人，主运输集中控制系统建成后整个主运输系统由过去每班的12人减少到6人（其中减少的岗位人员为：胶带运输机司机4人、受煤点2人），相对减少人员50%。
四、效益分析
1.单一工作面生产能力可达300万吨及以上，产值达4.5亿元。与以往开采200万吨产量相比，增加100万吨产量，新增产值1.5亿元。
2.实现综放工作面生产操作人员由过去的每班16人减少到8人，按照四班三运转计算可减少作业人员32人，每人年平均工资按8万元计，可减少人工工资支出256万元/年。
3.主运输集中控制系统使得整个主运输系统由过去每班的12人减少到6人，按照四班三运转计算可减少作业人员24人，每人年平均工资按8万元计，可减少人工工资支出192万元/年。
参考文献：
[1]杜计平.采矿学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.
[2]陈昌荣.地质学基础[M].中国矿业大学出版社，1994.
[3]徐永圻.煤矿开采学（修订本）[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.
关键词：综采工作面；机械化；自动化；急倾斜特厚煤层
中图分类号：F416.44 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）016-000-01
一、综采工作面机械化自动化
1.综采工作面自动化
矿井综采工作面采用设备MG250/300NWD型电牵引采煤机、ZFY6500/20/38D型液压支架和SZZ-800/160型刮板输送机，符合矿井生产条件，将采煤机电控系统、支架电液控制系统、工作面三机通信控制系统、运输系统、泵站控制系统及供电系统有机结合，并接入矿井自动化系统以太网，实现综采工作面设备的集中控制、保护、闭锁、沿线通讯等功能，代替液压支架手工操作阀、采煤机、刮板输送机、泵站控制系统等手动操作，实现割煤、推溜、移架、运输、除尘等工艺过程智能化，减少工作面作业人员50%。
2.综采工作面超前支护和端头支护
目前综采工作面两端头采用单体及一字梁配合联合支护，用过渡支架代替端头支架对综采工作面两端头进行支护，安设符合工作面支护强度和地质条件的端头支架，实现工作面端头与巷道连接区安全、高效护，减少作业人员50%。
二、机械化自动化主要内容
（一）急倾斜特厚煤层综放工作面成套装备配套选型
根据急倾斜特厚煤层的赋存条件，对急倾斜特厚煤层综放工作面的主要开采设备进行选型，并开展三机配套技术和经济合理性分析。
（二）急倾斜特厚煤层综放工作面短壁电牵引自动化采煤机应用研究
1.通过高可靠的双向高速通讯技术将采煤机的位置信息、姿态信息、工作参数等信息及时、准确的传输到顺槽计算机系统，通过互联网将信息传输到地面监控中心。通过数据监测，分析，对采煤机运行状态进行监测和故障分析，对采煤机进行远程控制和人为干预。
2.采用高精度传感器对采煤机的位移信息进行采集，建立数学模型，比较精确的对采煤机实施位置定位，再通过红外装置实现采煤机的辅助定位，运用接近开关实现采煤机机头机尾安全保护，运用多数据融合技术，实现三种定位方式的相互校正和补充，最终实现采煤机的精准位置定位功能，为采煤机远程监控和记忆截割提供重要数据。
3.采用倾角传感器和摇臂摆角传感器，采集采煤工作面的倾角（俯角和仰角）、采煤机摇臂相对于机身平面的角位移，通过建立的数学模型分别计算出采煤机滚筒相对于采煤机底部高度，运行过程中记录摇臂在某一位置处的截割高度，并通过数据处理，利用这些离散的点通过曲线拟合，描绘出采煤机的截割轨迹，为记忆截割提供数据。
（三）急倾斜特厚煤层综放工作面综合控制技术应用研究
综采集成控制系统将多种跨学科技术应用于综放工作面，实现在工作面顺槽监控中心对综采设备进行集中系统控制与管理，实现工作面安全无人割煤和放煤及从工作面到煤仓各设备的集中控制和监测，主要研究内容包括：
1.综放工作面生产调度指挥中心
工作面生产调度指挥中心是整个工作面协调机制的大脑，是集液压支架电液控制、综采设备智能自动化控制、集成供液系统、神经网络、数据集成、视频、音频、通讯于一体，对综放工作面的液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、顺槽胶带输送机、电气开关、泵站等设备进行集中自动化控制，确保各设备协调、连续、高效、安全运行。
2.综放工作面工业以太网
实现工作面综采设备，如液压支架、采煤机、破碎机、转载机、刮板输送机、胶带运输机、泵站、供电系统等快速接入到高速以太网通道，为“大脑”与“四肢”建立连接。
3.智能化采煤机等工作面三机
配备包括采高、位置传感器等在内的完整传感器网络以及可以根据工作面特点和工艺要求进行优化的智能化运行软件，采煤机可以实现远程操作、记忆截割等方式的智能化运行。在电液控系统的指挥下，支架、刮板输送机也可以实现智能化跟随采煤机的动作而运行。
4.综放工作面网络视频系统
实现少人工作面，采用视频对采煤机和支架的状况进行监视，工作人员通过监控监测工作面情况，避免误操作对设备造成的损坏，同时及时发现问题，解决问题，将生产过程的损失降到最低。
5.综放工作面控制理论模型
充分考虑工作面生产工艺，利用控制理论手段进行模型建设。主要将采煤机、支架、刮板输送机等主要综采设备进行关联，并进行分析得出控制逻辑模型。如采煤机以记忆割煤为主，人工远程干预为辅；液压支架跟随采煤机自动动作；液压支架放顶煤自动控制为主，人工干预为辅；综采运输设备实现集中自动化控制；超前支护具有远程控制功能；工作面气体超限断电；短壁放顶煤工作面自动放煤及其远程控制；工作面采煤机、刮板输送机和液压支架等设备联动控制和关联闭锁等功能。
三、效果
1.自动化采煤工作面实现后，工作面正常生产过程中每班操作人员可由过去的16人减少到8人（其中减少的岗位人员为：胶带输送机司机2人、转载机司机1人、刮板输送机1人、泵工1人、放煤工1人、移架工1人、采煤机司机1人），相对减少人员50%。
2.现主运系统共有7条胶带运输机和5处受煤点，每班岗位工12人，主运输集中控制系统建成后整个主运输系统由过去每班的12人减少到6人（其中减少的岗位人员为：胶带运输机司机4人、受煤点2人），相对减少人员50%。
四、效益分析
1.单一工作面生产能力可达300万吨及以上，产值达4.5亿元。与以往开采200万吨产量相比，增加100万吨产量，新增产值1.5亿元。
2.实现综放工作面生产操作人员由过去的每班16人减少到8人，按照四班三运转计算可减少作业人员32人，每人年平均工资按8万元计，可减少人工工资支出256万元/年。
3.主运输集中控制系统使得整个主运输系统由过去每班的12人减少到6人，按照四班三运转计算可减少作业人员24人，每人年平均工资按8万元计，可减少人工工资支出192万元/年。
参考文献：
[1]杜计平.采矿学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.
[2]陈昌荣.地质学基础[M].中国矿业大学出版社，1994.
[3]徐永圻.煤矿开采学（修订本）[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.