我国煤炭储量丰富,但煤田地质环境复杂多样,煤炭开采过程中,一些突发和始料不及的矿难时有发生。由中国矿业大学(北京)与石家庄煤矿机械有限责任公司最新研制的掘进机智能型恒功率自动成形截割与定位控制系统,实现了矿工远离掘进工作面,减少危险区域的作业人员,从而有效规避重大人员伤亡事故的发生——
【轻松说科技】“脑聪目明”的掘进机

正在井下作业的掘进机
在张家口矿业集团官板乌素煤矿的一个井下掘进工作面上,一台掘进机正在截割巷道。
截割头划过之处,大块的煤岩不断向下坠落,工作面上留下了一条条优美的切割弧线。掘进机的身后,是一条即将竣工的巷道,长达1700多米。
但令人疑惑的是,这台正在工作的掘进机附近,却看不到一名操作工的身影。
这不是一般的掘进机,它安装了世界上最先进的智能型恒功率自动成形截割与定位控制系统,正是这个系统,使它成为了一台“脑聪目明”的掘进机。
看不到操作工的身影
说它“脑聪”,是因为研发设计人员采用工控机加可编程计算机控制器作为系统控制核心,为它安装了一个聪明的“大脑”:掘进机操作手在操作前,预先将截割程序设定好,并输入到它的“大脑”内,“大脑”就可以智能控制掘进机的动作,使它自动截割出所需要的巷道形状和尺寸。
说它“目明”,是因为设计人员还在它的机身上安装了一个摄像头做它的眼睛,可以随时观察掘进机的运行情况。
以往的掘进机在截割巷道时,煤尘很多,稍微离远些,就无法看清掘进头的工作状态。现在有了这只电子“眼”,截割过程中,操作人员可以远离掘进工作面,通过遥控器以及远程监测显示屏,监测和遥控掘进机的工作状态,比在跟前看得还清楚。
此外,这台掘进机还有自动定位的功能,截割出的巷道壁十分光滑,不会出现手动截割时深浅不一、坑坑洼洼的情况,避免了巷道的超挖和欠挖现象。
有关研究人员表示,该系统对实现我国煤矿高效自动化巷道掘进、促进煤矿掘进安全生产具有重大意义。
承担“863”计划项目
这套系统的研制工作说来并不容易。2005年,石家庄煤矿机械有限责任公司就开始着手进行这方面的研究。
当时,这项技术在煤机制造领域还是一片空白,根本没有可以借鉴的资料。为攻克这项技术,石煤机公司与中国矿业大学(北京)、冀中能源集团、中煤装备集团组成联合攻关小组,不断进行调研、走访,多方收集信息,制定设计方案。
在具体研制过程中,石煤机攻关小组的技术人员们先后解决了软件的编程、传感器的试验和测量、元器件的研制和改进等各种难题,在2008年申报国家“863计划”——煤矿井下采掘装备遥控关键技术重点项目课题,公司成为第一个承担国家“863”计划的煤机制造企业,站在了一个更高的历史起点上。
能够承担国家“863”计划,对一个企业来说是莫大的荣耀,同时也是巨大的挑战。
攻关小组的技术人员们不敢有丝毫懈怠,依据计划书中的研制方案,除了研发成功自动轮廓截割功能外,还实现了远程遥控监测系统和自动定位控制功能。
厚达25毫米的鉴定材料
2008年12月,安装有智能型恒功率自动成形截割与定位控制系统的掘进机第一次进入到井下进行工业性试验。
在试验现场,掘进机隆隆地截割着巷道,离掘进头15米左右的地方,一群矿工正在七嘴八舌的议论着:“真是先进啊,离着老远我们就能操纵它,不用老在掘进头那儿呆着,多安全啊。”
一个截割过程完成,截割头自动回到了起始位置并停了下来。项目技术人员来到工作面,测量截割轮廓的尺寸:实际测量结果与参数设定尺寸的误差不超过10厘米——首次井下工业性试验获得成功。
经过近三个月的井下工业性试验,工程师们带着厚厚一沓子试验笔记回到了公司,他们接下来的工作就是要编制鉴定材料,以便使这项技术尽快通过专家鉴定,尽快将科技成果转化为生产力。
一个多月的日夜奋战,一本厚达25毫米的鉴定资料终于完成了。
2009年3月14日,包括两名中国工程院院士在内的20多名专家在邢台对该项目进行了鉴定。
专家们经过严密地审核,认为研发的智能型恒功率自动成形截割与定位控制系统,可有效提高巷道成形质量及掘进速度,可使掘进机实现智能化自动截割,可实现远程在线监视、诊断与控制,在巷道截割成形自动控制方面达到国际领先水平。
至此,国家“863”计划——煤矿井下采掘装备遥控关键技术的第一个子课题的研发工作圆满完成。
接下来,石煤机人还要依据“863”计划课题实施方案步骤的要求,进一步攻克掘进机的定向掘进控制技术以及自动纠偏技术,为掘进机安装一个功能更加齐全、更加聪慧的大脑,使它能更好的为煤炭机械化开采、建设煤矿无人或少人矿山工作面发挥更大的作用。



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