煤矿掘进机现场远程操控技术研究

发表时间：2020-07-23T13:52:25.270Z 来源：《工程管理前沿》2020年4月第10期 作者： 肖勇[导读] 掘进运输系统是煤矿掘进生产过程中重要的一个环节

摘 要：掘进运输系统是煤矿掘进生产过程中重要的一个环节，它能否安全高效地运行，直接决定着煤矿的掘进效率和矿井的生产安全。传统的控制方式是每部输送机配备一位操作人员，独立控制开停、系统分散、前后输送机无闭锁关系，控制的灵活性差，且各设备的配置差异较大，操作人员劳动强度大，系统运行效率低，且易引起操作失误，造成设备损坏，甚至人员伤亡，给煤矿带来重大的损失。为此实现工作面运输系统的集中控制非常必要。 关键词：煤矿掘进；远程操控；技术研究 一、当前煤矿掘进作业中存在的不足分析

1、煤矿智能化顶层设计不科学。煤矿各种灾害事故时有发生，点多、线长、面广的作业环境带来生产工艺的复杂性。不过，无论煤矿安全生产有多复杂，归根结底离不开“人、物、环、管”四个要素。“人、物、环”是实实在在的事物，各有其特性，而“管”是抽象事物，是把“人、物、环”串接起来的要素。不同的管理方式造就了不同矿井的管理特色。因此，煤矿智能化顶层设计应围绕“辨认、知物、识环境”的原则展开，将这些原则融入“人与人、人与物、人与环、物与物、物与环、环与环”六种关系中，系统全面感知矿井。

2、矿用传感器方面存在难题。煤矿生产是由点、线、面构成的一套复杂生产体系，煤矿智能化是由多系统融合构成的复杂系统体系。每套系统把不同的点串接起来，这些点的数据多由各类传感器提供数据。如果数据不准确，系统运行就会不正常，那么数据分析没有意义。现实情况下，某煤矿想做一套煤量全过程分析管理系统，因为没有准确的计量设备而无法完成；想做一套全井下排水控制管理系统，也是因为缺少准确可靠的传感器而无法实现。可以说，煤矿智能化建设被各种类型的传感器拦住了去路。因此，应专心研究，突破矿用传感器技术瓶颈。随着5G技术在煤矿应用的日渐成熟，煤矿无线传感器将成为矿用传感器的主流产品。 二、煤矿掘进机现场远程操控系统构成

系统主要由控制中心、PLC远程控制系统、传感器保护系统、语音通信联络系统、视频监控系统、移动控制终端等组成。

1、控制中心。在第一部掘进皮带输送机头建设控制中心，配置矿用主控器、监视器、交换机等。其中主控器内嵌掘进皮带集控软件，人机界面简单，可根据系统现状设置皮带控制、保护、预警等参数，即可实现皮带集中控制。矿用隔爆本安型监视器用于显示和存储掘进输送机主要转载点视频图像。矿用隔爆兼本安型交换机用于掘进系统所有控制数据、视频数据的汇聚和传输。

2、PLC远程控制系统。从第二部皮带和链板输送机开始到最后，每部输送机头配置1台PLC远程控制箱，用于采集每条皮带跑偏、急停、撕裂、堆煤、烟雾、温度等保护参数，并执行主控器下达的开\\停命令。

3、传感器保护系统。每部皮带机输送机配置沿线急停、跑偏、堆煤、烟雾、纵向撕裂、速度、超温洒水、机尾闭锁等保护。链板输送机机配置堆煤、失速及拉线急停保护。

4、语音通信联络系统。系统沿线每隔100m安装1台扩音电话，语音电话具备抗干扰功能，用于检修时联络及启动预警等功能。

5、视频监控系统。在皮带和链板输送机主要转载点设置矿用隔爆型网络高清摄像仪负责图像信号采集及处理。将所有摄像仪和矿用隔爆兼本安型无线交换机通过快速插接线缆相连，实现视频信号的有线传输。

6、无线通信系统。在掘进运输巷道每间隔300m配置1台矿用隔爆兼本安型无线交换机，无线交换机采用快速光纤接插件级联，一直级联到控制中心的矿用隔爆兼本安型交换机，建立整个掘进皮带运输巷道的有线和无线通信环境，实现掘进运输皮带沿线视频图像传输和无线移动终端信号的传输。

7、移动控制终端。掘进运输系统巡检工人手持矿用移动控制终端，在掘进运输巷道对皮带输送机和链板输送机进行巡检，可通过矿用移动控制终端控制运输系统开/停、查看系统运输状态和各种保护参数、查看主要转载点视频图像。 三、煤矿掘进机控制系统解决的几大问题

1、掘进机自身定位和定向的问题。采用惯性导航系统辅以激光测距传感器作为掘进机自身定位与定向的坐标参考点。惯性导航系统不依赖外部信息即可为掘进机提供自身定位、定向、位置姿态。

2、自动化水平不足，截割质量较低的问题。采用惯性导航系统配合掘进机截割部回转油缸磁致伸缩传感器、升降油缸磁致伸缩传感器等，计算出掘进头在空间中的位置并显示在井下监控计算机与井上监控计算机中。对比要截割的设定模型，指导截割作业。?

3、不能实现远程遥控，安全隐患较大的问题。采用远程遥控、远程可视化、远程监控等技术手段，工作人员可以从工作面撤离至离工作面较远处的安全区域进行截割作业，从而实现工作面的无人化与少人化。 四、煤矿掘进智能化控制系统的研究

1、矿井网络数据中心建设。网络数据中心是煤矿信息化建设的基础。没有可靠的网络数据中心，就谈不上智能化建设。随着煤矿信息化的发展，煤矿以前建设的百兆、千兆网络系统已经适应不了新需要，必须着手构建企业办公万兆+工业环网万兆+无线网络+专线网络的网络架构体系，实现矿区网络的全覆盖。网络建设应从机房建设、机房动环安全管理、机房功能区划分、机房综合布线、网络安全、矿区综合网络布线以及电池管理7个方面考虑。

2、矿井通信系统建设。矿井通信系统是矿井调度指挥体系的重要组成部分，如果通信系统性能不完备、运行不稳定，调度命令就不能及时传达下去。遇到突发事故，就会造成调度指挥失灵、事故灾害扩大等后果。所以，每一座矿井必须建设性能完备、设备可靠、运行稳定的矿井通信系统。

3、煤矿安全监控融合体系建设。《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》提出，“实现井下有线和无线传输网络的有机融合，监测监控与GIS技术有机融合。多系统的融合可采用地面方式，也可采用井下方式。鼓励新安装的安全监控系统采用井下融合方式。”按照要求，以GIS技术为基础实现多系统融合和应急联动，强调的还是各系统数据的准确性和系统运行的稳定性。尤其是广播系统的选型，一定要便于日常管理，只有这样才能保证在应急时发挥作用。 结束语

煤矿掘进运输集中控制和监视系统为集化散型系统结构，适合于当前煤矿企业对生产设备自动化控制和监视的需要，构成了一个完整的操作、调度、控制及监视系统，实现对整个掘进运输系统的集中控制与监视。实现降低事故率，减少故障处理时间，减少现场操作人

员，提高生产效率，提高经济效益。为煤炭企业高产高效、减人提效、安全生产提供技术保障。 参考文献

[1]刘凯.煤矿机掘工作面的除尘系统及其合理工艺参数的确定[J].煤矿安全.2019(21):177-179. [2]徐江.浅谈机掘临时支护技术在凤凰山煤矿的应用[J].陕西煤炭.2020(06):76-78.