煤矿智能主运输系统探讨与研究

煤矿智能主运输系统探讨与研究

王杰 康桥

身份证号码：610629199005062375

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摘要：煤矿主运输系统自动化、智能化是煤炭开采的关键环节，首先对煤矿主运输系统特点提出了存在的问题与难点，基于此对煤矿智能主运输系统的技术方向和落地应用作出合理展望，分析了远程故障诊断、智能煤流视频识别等关键技术，可为煤矿智能主运输系统后续发展提供借鉴。

关键词：煤矿；运输智能化；主运输

引言

井工煤矿运输系统一般是指在井工煤矿掘进和采煤过程中完成煤、矸石、人员、材料、设备等运输任务，由若干机械装备和电气装置所组成的系统。其根据运输对象不同，一般分为主运输系统和辅助运输系统。主运输系统一般采用多条带式输送机（或刮板输送机）和井下缓冲煤仓搭接的方式实现煤炭连续高效运输，主要负责从井下回采工作面、掘进工作面经工作面巷道、中转煤仓、大巷、井底煤仓、主斜井（或立井）提升系统、地面上仓至原煤仓的煤及矸石运输任务，目前我国除少数年产量几十万吨的老旧矿井仍采用轨道机车+斜井绞车或立井提升的非连续运输工艺外，大部分矿井都采用带式输送机+斜井或立井提升的连续运输工艺。

1井工煤矿主运输系统智能化现状及存在的问题

井工煤矿运输系统具有覆盖区域广、设备种类多、运输对象杂等特点，是目前煤矿井下生产过程中用人多和事故频发的主要环节。据统计，近5a运输事故在煤矿事故总数中占比为13%，排名第2，导致死亡人数占比为7%。另外，目前大部分井工煤矿招工难，普遍呈现老龄化严重现象。在智能化方面，井工煤矿运输系统主要实现了底层装备的机械化、电气化和单一系统的自动化，在装备自动化、信息化和系统融合方面与《指南》还存在较大差距。通过井工煤矿主运输系统智能化建设达到减人提效、产业升级的需求紧迫。

2关键技术分析

2.1煤流均衡控制技术

煤流均衡控制系统由传感部分、控制部分以及上位机部分组成。通过微波光煤量检测传感器及给煤机开机数量实时监测带式输送机载煤量，并将监测信号传输至控制部分；控制部分根据煤量信息运算出带式输送机应处于的调速挡位，与矿井PLC建立通信，将调速挡位信息上传并进行调速逻辑控制。煤流均衡控制子系统采用PLC调速给定，给定控制由PLC决定，实际运转过程中的负载检测信号由微波光煤量检测传感器检测分析。当空载时，煤量检测传感器输出煤量信号很弱，主运输系统以很低的速度维持运转（或设定为停止）；随着负荷的增加，给定速度相应自动增加，电机速度和输送带运转速度也相应增加，反之亦然。智能煤流调速系统具备手动、自动模式。通过以太网与电控PLC通信实现智能调速控制。带式输送机控制系统可以独立运行，系统故障时自动退出输送带系统控制。

2.2智能煤流视频识别技术

带式输送机在煤矿的生产中发挥着重要作用，因此也是煤矿视频监控监测的众多目标中重点监控和管理的内容之一。由于煤矿生产规模的不断扩大，需要带式输送机输送的物料也随之激增，导致带式输送机发生故障的次数也越来越多，比较常见的故障有异物、区域入侵等，任何一种情况的发生都会影响正常生产，降低产值，甚至威胁工人生命安全。目前大煤矿带式输送机巡视多数采用人工巡视的方式，无法及时发现输送带上的异物，更无法实现异物检测与控制联动闭锁功能。另外为了保证工作人员人身安全，在带式输送机运转期间，矿井严禁工作人员接近带式输送机转动部位和跨乘带式输送机等违章行为。对于人员违章行为的检测，一般采用定点摄像机人工判识和安全管理人员现场检查的方式，存在时间和空间上的安全管理盲区。鉴于上述带式输送机运行现状和问题，急需通过一种有效的检测手段来保证带式输送机安全运行和参与对工作人员的安全管理工作。为了解决上述问题，煤矿应建设一套技术先进、系统实用、稳定可靠的智能煤流视频识别保护子系统，基于传输网络平台，通过视频采集、分析、处理、集控接入等关键技术，实现在井下及地面实时监管现场视频和自动控制等功能。该系统主要用于实现带式输送机异物识别如大块矸石、锚杆、道木、铁道板、铁管等，异物精准识别后实时把握各带式输送机异常情况，并可联动带式输送机闭锁，防止异物进入带式输送机损坏输送带造成带式输送机撕裂等安全生产事故；智能识别人员违章行为，并可联动广播、信息发布系统、人员定位、带式输送机控制系统，从技术手段上避免人员“三违”。

2.3带式输送机防灭火监测系统

由于带式输送机所处环境条件较差，托辊轴承内部容易进入煤粉和灰尘。因此，托辊轴承寿命较短，轴承卡死后，带式输送机将在托辊表面摩擦，托辊温升很高。并且，托辊摩擦引起着火主要发生在停机之后。停机前，带式输送机以2～3m/s的速度运行，输送带上固定点与托辊表面接触的时间较短，温升很小，且由于运行过程中产生较大的气流可以降低托辊表面的温度。因此，正常运行时带式输送机不易着火。由于下托辊周围一般都积有一定的煤粉，煤粉将托辊表面覆盖住，致使托辊的散热条件变差,更易引起火灾。实时掌握带式输送机的运行状态，及时发现局部过热点并及早预警，有效避免恶性事故发生，从而提高设备运行的安全性，实现带式输送机无人值守运行。主斜井建设一套自动报警防灭火监测系统。该系统采用热点信息分散式采集、无线接入、集中上传、统一管理、综合决策的方法，由无线温度传感器、井下无线基站、网络服务器、自动喷淋系统和地面监测系统组成。通过监测带式输送机托辊温度，预防带式输送机由于主滚筒打滑摩擦、托辊被卡死、托辊与带式输送机发生高速摩擦生热引起火灾事故，可实现矿井全线带式输送机火灾早期预测预报和火源定位以及自动灭火功能，为有效可靠地监控带式输送机火灾提供监测治理手段。

2.4智能主运输系统建设

从智能监测、无人化运维等方面进行攻关，建设智能主运输系统，实现运行的无人值守。通过远程智能集控、振动/温度实时在线点检、沿线超温感知、输送带无损在线监测、智能除铁、音视频智能识别、巡检机器人等技术与设备，实现主运输系统智能化无人化运行和监控;基于大数据和云平台的远程故障诊断、智能集中润滑、基于数字孪生的智能无人运维系统、检修机器人等技术与设备，实现主运输系统全生命周期管理和无人化维护。主运输系统配套供配电系统应用嵌入式智能算法提高供电设备的智能化程度，采用边缘计算提高供电与主运输系统的协同运行能力，基于视频识别技术保障其安全运行，形成供电、运行、维护和管理一体化管控，保障安全可靠地供电。

结束语

煤矿井下主运输系统是煤矿安全生产和创造产值的重要组成部分，建设一套设计合理、功能完善、技术先进的智能化主运输系统关乎煤矿井下人员的生命安全及提升原煤运输的安全性及效率。系统建设后，在提高矿井智能化水平、提高矿井经济效益、提升矿井安全管理水平、减人提效、降本增效和增安增效方面效果显著。

参考文献

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[2]武杰杰.带式输送机智能调控系统的研究[J].机械管理开发，2021，36（10）：254-255.

[3]陈玉璐.矿用带式输送机节能优化智能控制系统研究[J].煤炭与化工，2021，44（9）：71-73.