煤矿智能化掘进远程控制系统建设与应用.pdfVIP

煤矿智能化掘进远程控制系统建设与应

用

摘要：煤矿开采是一个复杂的系统工程，长期以来，煤矿采用粗放式开采方

式，安全隐患大，资源浪费多，而且还造成严重的生态破坏。煤炭产业作为中国

工业基础产业，应该率先进行自动化、智能化升级改造，以适应安全生产和技术

发展的需要。

关键词：掘进机；远程控制；智能化

引言

随着煤矿资源的大量开采，采用更加先进的开采设备及系统提高煤矿开采量

已成为当前煤矿领域的重要发展方向。矿用掘进机是煤矿开采中的重要设备，与

采煤机、带式输送机等设备共同完成煤矿的开采任务。当前市场上通用的掘进机

设备智能化程度较低、所需作业人员较多，设计智能化集控系统已成为当前煤矿

设备智能化升级发展的必然趋势。为此，以玉溪煤矿工作面掘进机为例，开展了

矿用掘进机中智能化掘进集控系统的总体设计及关键分系统研究，完成了该系统

的实际应用及评价，验证了该系统的可靠性及稳定性，提高了掘进机的掘进效率

及煤矿开采量，达到了预期效果，实际应用价值较大。

1智能化掘进系统

1.1设计要求自动化

机械巷道掘进作业应采用适宜的技术装备，应满足煤矿采掘接替需求。采用

智能物探、钻探技术进行巷道超前探测，实现掘进数据实时数字化分类存储和现

场地质三维建模功能；掘进工作面的条件适宜煤层，优先采用掘、支、锚、运、

破碎一体化成套装备，通过掘进工作面远程集控平台，实现基于感知信息对掘进

工作面的远程集中控制。

1.2系统组成及优势

掘进机远程智能控制系统由惯性导航系统、中央控制单元、光纤通信以太环

网、远程视频监控分站、遥控器和井下井上远程监控设备等部分组成实现全机械

化作业，根据地质条件、空顶距等要求，以安全、高效、少人、快掘为目标，实

现智能化掘进。实现所有设备“一键启停”、供配电、设备状态监控、视频监测、

无线数据网络管理及单位可视操控、多机协同控制、远程集中控制和流程启停等。

掘进机远程智能控制系统是面向工程机械装备制造产业，将煤炭巷道掘进技术升

级换代，解决现有煤巷掘进带来的管理、安全、环保、效率等一系列问题的系统。

该系统针对巷道工作面进行研究，以一种具有实时性的掘进机机身位姿参数测量

系统作为基础，提出悬臂式掘锚机智能远程控制方案。新型掘进机智能远程控制

系统，长期适用于工作面现场恶劣的环境，使得工作人员远离粉尘、噪声及危险

区域，改善工作环境，减少事故发生概率，提高掘进作业的工作效率及安全性。

2智能化控制关键技术

2.1视频监控

工作人员在巷道内远程操作时，需要依靠掘进迎头声音以及视频画面指导操

作。巷道视频监控位置主要有综掘机悬臂相对机身位置、截割部相对迎头位置，

监控掘进机运输系统状态、综掘机位置关系、自移机尾移动情况、转载机及带式

输送机运输情况等。由于现场存在粉尘浓度高、振动等情况，因此现场监控使用

了集成语音通信功能的高清摄像仪、低照度摄像仪及热成像摄像仪等。高清摄像

仪内有拾音器、扩音器等通信装置，可解决巷道内语音通信问题;低照度摄像仪

组成部件包括红外补光装置、广角摄像头等，可在低光照条件下现场监控画面;

热成像仪可实现高粉尘环境下的成像问题。

2.2掘进设备协同控制及集中供电

在3305运输巷内布置的设备包括掘进机、自移机尾、组合开关以及转载机

等。运输系统包括掘进机刮板输送机、转载以及胶带输送机等。综掘机最靠近迎

头，在综掘机正常运行时带动转载机在自移式机尾轨道上移动，而自移机尾处于

相对静止状态;自移机尾前移时综掘机完成掘进处于静止状态。运输系统用于煤

矸运输，运输系统运行取决于各运输环节是否按照顺序正常启动。协同控制包括

运输系统联动控制以及自移机尾自主移动等。运输系统联动控制时，通过控制开

关采用开放通信协议，实现掘进及运输等设备联动;当选择自移机尾自主移动控

制时，可通过一键控制实现机尾自主移动。巷道内掘进机、自移机尾、带式输送

机等掘进及运输设备均采用集中控制、集中供电模式。

2.3智能控制上位机控制软件

用三维激光扫描仪获取巷道数据，为巷道实景重现提供支持;通过上位机控

制软件，最终集成视频监控、掘进设备参数设置、超挖预警、设备碰撞预警以及

掘进机轨迹显示等功能。上位机可实时显示掘进设备姿态、运行参数等信息，设

定的姿态信息以及运行参数信息用以指导掘进机远程截割控制。

2.4刮板输送机弯曲监测和工作面调直技术

针对工作面开采过程中生产设备