为采煤机安上黑匣子

陕煤集团黄陵矿业公司一号煤矿研发的黑匣子，可在5分钟内对综采工作面进行一次全面巡检，提高综采工作面回采率0.5个百分点，每班可减少1名跟机巡视员。

飞机上设置有黑匣子，主要记录飞机各系统工作状况和工作参数等内容。近日，笔者在陕西煤业化工集团黄陵矿业公司一号煤矿621智能化综采工作面，看到一个类似飞机黑匣子的装置正随着采煤机同步运行。采煤机司机在顺槽监控中心通过这个黑匣子传输的数据，就可以清晰观察到采煤机滚筒的位置及割煤状态、顶板底板与滚筒之间相对位置等内容。

“这个黑匣子是我们新研发的一套移动监测系统。它可在5分钟内对综采工作面进行一次全面巡检，相比工人巡检而言，它大大提高了我们的工作效率。” 一号煤矿矿长毛明仓说。

让监测系统移动起来

一号煤矿可采储量3.47亿吨，矿区煤、油、气共生，水、火、瓦斯等灾害俱全，同时该矿还是陕西省瓦斯涌出量第二大矿井。由于煤层综采工作面存在空间低狭、操作人员多、跟机作业难、生产环境恶劣等情况，容易产生安全隐患，诱发职业病。

据介绍，一号煤矿在2014年率先实现了国产装备较薄煤层无人化开采，2015年10月在中厚煤层智能化工作面实现了地面远程操控采煤作业，这些技术当时都达到了国际领先水平。

“但是综采工作面自动找直技术、煤矸石识别技术等关键技术的研究和应用一直没有新突破，导致设备运行困难、系统集成难度大、监测精度不准确等问题出现，难以满足无人化开采的需求。综采工作面急需研究开发一套移动监测系统替代传统的固定监测系统，以解决上述问题。”一号煤矿机电副矿长符大利说，“我们矿组建了专业研究团队，开始攻关这项技术。”

研究人员经过对惯性导航、视觉找直和激光矩阵等技术进行研究，在地面和井下进行试验，发现效果并不理想。

经过分析，他们有了一种新的设想：能否将高清摄像仪、红外线热成像摄像仪等设备集成一套新的监测系统，安装在综采工作面电缆槽前部的小型刮板运输机上，让刮板机链条带动监测系统在刮板机轨道上与采煤机同步运行，以替代传统的固定监测系统。如果可以的话，采煤机司机只需在顺槽监控中心控制采煤机摇臂的升降，对液压支架自动跟机、刮板运输机运转进行实时监控，就能精准观察、测量滚筒与支架顶梁的间距。

2016年8月，一号煤矿负责人找到北京天地玛珂电液控制系统有限公司（以下简称天地玛珂公司）商讨合作，开始研究综采工作面移动监测系统。

移动监测更加精确

为了在综采工作面远程控制采煤机滚筒摇臂的温度、高度和记忆截割监测等，并将这些信息通过数字化、图像化呈现，研究人员查阅了该矿开创智能化综采工作面以来的所有资料。

综采工作面移动监测系统如何才能精确监测，成为研究人员研究的一项重点内容。

“我们以天地玛珂公司测量管理信息平台为基础，研究出一种4分钟内实现高精度初始对准的技术。针对惯性导航系统在实际运行过程中受噪声干扰的问题，我们在巡检驱动电机上安装轴编码器，以精确测量惯性导航行走的距离，结合惯性元件测量数据滤波补偿方法，不断提高惯性导航系统在综采工作面巡检过程中的抗干扰能力和直线测量精度。”一号煤矿副矿长张大勇说。

一号煤矿综采一队队长白建军说：“移动监测系统在621工作面安装调试的过程中，我们还做了一些小改造，如工作面运输机两台主电机后侧的挡煤板比较重，检修起来难度大，我们就和厂家协商，将其更换为安装架。我们还及时调整了双机头链轮链条长度，调整了摩擦限矩联轴器，最大限度发挥移动监测系统的优越性能。”

“运用这套移动监测系统以来，我们解决了空间低狭、条件复杂的综采工作面监测精度不够及设备故障率高的难题。”在一号煤矿指挥控制中心智能化综采工作面地面操作台前，采煤机操控工刘锦告诉笔者。

“现在，我们矿实现了综采工作面在推进过程中自动找直、快速巡检等功能，提高了移动运行速度，仅用5分钟就可以对综采工作面进行一次全面巡检。”一号煤矿机电部副部长李悬说。

一号煤矿经营副矿长米广欣说：“移动监测系统应用后，综采工作面回采率提高了0.5个百分点，每班可减少1名跟机巡视员，年节约人工费用60万元，节约安装维修费用40万元。下一步，我们将继续推广使用这个系统，让整个矿井都受益。”