摘要：本文针对庞庞塔煤矿5-106综采工作面开采条件复杂、机电设备繁多、风险隐患难控、运输环节较多等特点，将综采工作面自动化控制系统应用于该工作面，主要包括液压支架远程与协调控制、采煤机远程控制、运输设备远程控制、泵站系统远程控制、工作面顺槽监控中心和地面监控中心等部分，工作面现场应用具有减人、提产、增效的经济技术效果。
关键词：综采工作面；自动化控制；机电设备；远程控制
0引言
煤矿井下生产具有开采条件复杂、机电设备繁多、风险隐患难控、运输环节较多等一系列特点，而自动化、智能化、少人化是煤矿井下生产的发展方向，通过综采工作面自动化控制系统可以实现减少作业人员数量、保证现场安全生产、减少人工工作量、提高回采效率的目的。庞庞塔煤矿为新建千万吨级现代化矿井，将综采工作面自动化控制系统应用于井下生产可以实现矿井的安全高效生产。
1矿井及工作面基本情况
庞庞塔煤矿位于山西省吕梁市临县境内，井田南北长20km，东西宽3km，面积60.7316km2。矿井产能10.0Mt/a，采用斜井拓方式，布置+750m和+200m2个开采水平，共划分15个采区。矿井工业储量1103.11Mt，设计开采资源量1009.54Mt。5-106综采工作面位于一采区，对5号煤层进行开采，煤层均厚6.26m，容重1.51t/m3，工业牌号为1/3焦煤。5号煤层与9号煤层的层间距范围为40.90～56.15m，平均50.63m。工作面长度220m，可采长度1160m，工作面布置副巷和主巷，其中副巷用于辅运和回风、主巷用于出煤和进风。副巷、主巷均采用矩形断面，巷道宽×高分别为5.0m×4.1m、5.6m×4.1m，均为锚网+锚索的支护形式。
2综采工作面自动化控制系统方案
2.1自动化控制系统总体目标
综采工作面自动化控制系统基于机电设备电液控、语音通讯、泵站和采煤机定位控制等部分，应用工业网络进行数据传输，对机电设备的运行数据进行分析处理，通过井下现场集中控制和地面远程控制实现对工作面生产过程的控制，并将工作面工业视频监控系统作为自动化控制系统的保障部分，从而实现综采工作面生产的自动化、智能化和少人化。
2.2自动化控制系统总体框架
综采工作面集中控制系统架构见图1。综采工作面自动化控制系统主要包括液压支架远程与协调控制、采煤机远程控制、运输设备远程控制、泵站系统远程控制、工作面顺槽监控中心和地面监控中心等部分，利用工作面顺槽监控中心和地面监控中心可以对综采工作面的三机一架、输送机、泵站及相关设备进行远程控制、实时监控，便于现场操作人员及时发现与解除故障，提高井下生产效率。
2.3自动化控制系统硬件配置
表1为综采工作面自动化控制系统硬件配置。
3综采工作面自动化控制系统控制
3.1液压支架远程与协调控制
1）液压支架远程与协调控制系统配备双线CAN接口，通信速率33.3kbps，并配备远程控制接口，远控延时≤200ms。2）将液压支架远程操作台布置于工作面顺槽监控中心，用于对液压支架远程与协调控制系统进行远程控制，可实现单架单动作、成组推溜，成组伸收护帮、成组伸收伸缩梁等动作，并对液压支架的自动跟机功能进行远程起停控制，还可以通过远程操作台的视频画面作为生产辅助手段，将顺槽监控中心与刮板运输机负荷关联后，在刮板运输机超负荷运转时，可以实现采煤机自动闭锁，控制系统见图2。
3.2采煤机远程控制
1）远程控制系统配备双线CAN、RS485或RJ45接口，并配备远程控制接口，远控延时≤300ms。2）采煤机远程控制系统所采集数据包括各台电机的电流、温度、负荷等，采煤机牵引速度、位置等，截割滚筒的高度、位置，液压设备的压力、流量等。将采煤机集控箱布置于工作面顺槽监控中心，用于对远程控制系统系统进行远程操作，可实现采煤机升降滚筒的升、加减速度、启动停止等动作，还可以通过远程操作台的视频画面作为生产辅助手段，并且配置记忆割煤等智能控制功能，监控画面见图3。
3.3运输设备远程控制
1）远程控制包括工作面运输设备、顺槽皮带和视频监控3部分，配备RS485接口，通讯协议为MODBUSRTU，可通过工作面顺槽控制中心的集控箱对运输设备实现远程控制。传输数据主要包括运输设备及其电机等设备的温度、电流、转速等。2）通过运输设备远程控制系统可以实现对刮板运输机、转载机、破碎机及胶带输送机的顺序远程起停控制，各运输设备启动顺序为其中起动顺序为胶带输送机-破碎机-转载机-刮板运输机，各运输设备停止顺序为刮板运输机-转载机-破碎机-胶带输送机，运输设备远程控制通讯系统见图4。
3.4泵站远程控制
1）泵站远程控制系统配置数据传输功能，通讯协议MODBUSRTU或TCP/IP，并配备RS232接口。2）通过远程控制系统可以监测泵站的温度、压力、油位、液位、电磁阀动作等工况，可以远程控制泵站系统的单、多设备的启停，并将采集到的数据显示到工作面顺槽控制中心控制屏上，见图5。
3.5地面监控中心
1）工作面系统集成及数据上传系统。通过工业网络可将井下工作面各机电设备的相关运行数据传输到地面监控中心，不仅可以在地面监控中心实时监测各设备的运行情况，还可以在地面监控中心对各设备进行远程控制。2）乳化液泵站智能监测系统。实现实时检测泵站各传感器及参数的数据，进行状态监测；监测泵站主、次编组的控制流程监测，以及多级、分级过滤功能的流程监测。3）工作面视频监控系统。将网络摄像头安装于工作面采煤机、支架、运输设备，通过工业网络可将视频数据传输到地面监控中心的视频服务器当中，可以对工作面设备运行情况进行实时监测、查询回看和视频储存，通过外网设备与视频服务器相连还可以实现外网实时监控。
4结语
自动化、智能化、少人化是煤矿井下生产的发展方向，整体设计综采工作面自动化控制系统方案，并在庞庞塔煤矿5-106综采工作面应用后，生产班人数由17人可减少至12人，每日2个生产班组织生产，按每人月平均工资8000元进行测算，据此节省人工成本96万元/a；年原煤产量可由841万t提升至920万t，原煤吨煤售价按照400元/t进行测算，多采出的煤炭资源可创造经济效益31600万元/a；以上2项合计，可多创造经济效益31696万元/a。
作者：贾华龙 单位：霍州煤电集团有限责任公司
