楊 濤

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)機(jī)電管理部，山西 大同 037000）

1 燕子山礦工程現(xiàn)狀

綜采工作面在回采過程中，當(dāng)采煤機(jī)割煤至距離工作面上下口一定距離時(shí)，為了防止采煤機(jī)和上下口端頭支架對(duì)工作面煤壁附近的人員造成機(jī)械傷害，通常都會(huì)在運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷距離工作面煤壁30 m的范圍內(nèi)設(shè)置警戒線來防止人員進(jìn)入該危險(xiǎn)區(qū)域。晉能控股煤業(yè)集團(tuán)燕子山礦主要是通過上下口工作人員肉眼來判斷采煤機(jī)的具體位置，并以此為依據(jù)判斷是否需要設(shè)置警戒。但由于回采工作中粉塵量巨大，工作面上下口能見度差，肉眼觀察的手段準(zhǔn)確性較低，同時(shí)工作人員為了觀察必須站在上下口位置處，而在能見度較差的工作環(huán)境中，常常因拉移支架人員未觀察到上下口處有人便拉移端頭支架，造成了多起傷害事件。針對(duì)通過人工肉眼觀察確立警戒線準(zhǔn)確性較低的問題，必須進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化改進(jìn)。

2 采煤機(jī)和液壓支架聯(lián)動(dòng)自動(dòng)防護(hù)裝置的分析

2.1 結(jié)構(gòu)分析

對(duì)于人工肉眼觀察確立警戒線準(zhǔn)確性較低的問題，針對(duì)性地提出了一種基于采煤機(jī)和液壓支架聯(lián)動(dòng)自動(dòng)防護(hù)裝置，該裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示，裝置主要包括紅外線傳感器、聲光報(bào)警器、無線傳感器等部件。

圖1 自動(dòng)防護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

該采煤機(jī)和液壓支架聯(lián)動(dòng)的自動(dòng)防護(hù)裝置主要包括控制器、第一防護(hù)單元和第二防護(hù)單元連接三大結(jié)構(gòu)。

第一防護(hù)單元包括：紅外線傳感器A、紅外線傳感器B、紅外線傳感器C、紅外線傳感器D 及第一聲光報(bào)警器、第二聲光報(bào)警器，均與控制器連接。紅外線傳感器A，設(shè)置于工作面液壓支架上，距離回風(fēng)巷與工作面交接處30 m；紅外線傳感器B，設(shè)置于工作面液壓支架上，距離運(yùn)輸巷與工作面交接處30 m；紅外線傳感器C，設(shè)置于回風(fēng)巷的巷幫上，距離工作面上端頭液壓支架30 m；第一聲光報(bào)警器，設(shè)置于紅外線傳感器C 靠近上端頭液壓支架一側(cè)；紅外線傳感器D，設(shè)置于運(yùn)輸巷的巷幫上，距離工作面下端頭液壓支架30 m；第二聲光報(bào)警器，設(shè)置于紅外線傳感器D 靠近下端頭液壓支架一側(cè)。

第二防護(hù)單元包括：紅外線傳感器E、紅外線傳感器F、第一無線傳感器、第二無線傳感器及第三無線傳感器，均與控制器連接；其中，紅外線傳感器E，設(shè)置于回風(fēng)巷的巷幫上，距離工作面上端頭液壓支架15 m；紅外線傳感器F，設(shè)置于運(yùn)輸巷的巷幫上，距離工作面下端頭液壓支架15 m；第一無線傳感器，設(shè)置于采煤機(jī)上并與其控制線路相連；第二無線傳感器，設(shè)置于上端頭液壓支架上并與其控制線路相連；第三無線傳感器，設(shè)置于下端頭液壓支架上并與其控制線路相連。

2.2 工作原理

通過設(shè)置第一防護(hù)單元，當(dāng)采煤機(jī)上行被紅外線傳感器A 監(jiān)測(cè)到時(shí)，發(fā)送信號(hào)給控制器，控制器控制距離工作面上端頭液壓支架30 m 處的紅外線傳感器C 打開紅外警戒線，當(dāng)有人闖入回風(fēng)巷內(nèi)紅外線傳感器C 發(fā)出的警戒線時(shí)，控制器控制第一聲光報(bào)警器發(fā)出聲光警報(bào)。

當(dāng)采煤機(jī)下行被紅外線傳感器B 監(jiān)測(cè)到時(shí)，傳感器B 發(fā)送信號(hào)給控制器，控制器控制距離工作面下端頭液壓支架30 m 處的紅外線傳感器D 打開紅外警戒線，當(dāng)有人闖入運(yùn)輸巷內(nèi)紅外線傳感器D 發(fā)出的警戒線時(shí)，控制器控制第二聲光報(bào)警器發(fā)出聲光警報(bào)。

通過設(shè)置第二防護(hù)單元，當(dāng)闖入回風(fēng)巷內(nèi)紅外線傳感器C 發(fā)出的警戒線內(nèi)的人不聽第一聲光報(bào)警器的勸阻，繼續(xù)前行，被距離工作面上端頭液壓支架15 m 處的紅外線傳感器E 監(jiān)測(cè)到時(shí)，紅外線傳感器E 發(fā)送信號(hào)給控制器，控制器立刻發(fā)送信號(hào)給第一無線傳感器和第二無線傳感器，閉鎖采煤機(jī)和上端頭液壓支架，防止采煤機(jī)和上端頭液壓支架對(duì)闖入人員造成傷害。

當(dāng)闖入運(yùn)輸巷內(nèi)紅外線傳感器D 發(fā)出的警戒線內(nèi)的人不聽第二聲光報(bào)警器的勸阻，繼續(xù)前行，被距離工作面下端頭液壓支架15 m 處的紅外線傳感器F 監(jiān)測(cè)到時(shí)，紅外線傳感器F 發(fā)送信號(hào)給控制器，控制器立刻發(fā)送信號(hào)給第一無線傳感器和第三無線傳感器，閉鎖采煤機(jī)和下端頭液壓支架，防止采煤機(jī)和下端頭液壓支架對(duì)闖入人員造成傷害。

2.3 特點(diǎn)分析

該基于采煤機(jī)和液壓支架聯(lián)動(dòng)自動(dòng)防護(hù)裝置通過設(shè)置第一防護(hù)單元，無需人工即可在采煤機(jī)上行或下行至需要警戒的范圍時(shí)，打開紅外警戒線，并對(duì)闖入風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的人進(jìn)行報(bào)警提醒，當(dāng)闖入人員忽視報(bào)警，繼續(xù)向前行進(jìn)至更危險(xiǎn)的區(qū)域時(shí)，通過第二防護(hù)單元主動(dòng)關(guān)閉采煤機(jī)、上端頭液壓支架或下端頭液壓支架，以免對(duì)闖入人員造成傷害，減少了人員工作量，提高了作業(yè)準(zhǔn)確度和安全性。

3 采煤機(jī)和液壓支架聯(lián)動(dòng)自動(dòng)防護(hù)裝置的工業(yè)性試驗(yàn)

3.1 燕子山礦8901 工作面概況

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)燕子山礦位于山西省大同市云岡區(qū)高山鎮(zhèn)，井田東西長(zhǎng)4.03 km，南北寬3.5 km，面積18.1 km2，工業(yè)儲(chǔ)量為12 617 萬，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力480 萬t/a。該煤礦開拓方式：主斜副立；井筒數(shù)量：10個(gè)；開采水平：+1 035 m，+885 m，+825 m；現(xiàn)采煤層：山4 號(hào)層，C3 號(hào)層，C5 號(hào)層；采煤工藝：綜采放頂煤；瓦斯等級(jí)：低瓦斯；水文地質(zhì)類型：中等；自燃傾向性：自燃。燕子山礦8901 綜采工作面回采設(shè)備主要為MG650 1630—WD 型雙滾筒采煤機(jī)割煤，SGZ-1000/2×855 型前、后部刮板輸送運(yùn)煤，ZF-13000/25/38 型液壓支架、ZFG-13000/27.5/42 型過渡支架和ZTZ-20000/27.5/42 型端頭支架管理頂板。該面采高為3.5 m，放煤厚度7.13 m，采放比為1∶2.04，按一刀一放三輪間隔順序放煤的正規(guī)循環(huán)進(jìn)行作業(yè)，循環(huán)進(jìn)度、放煤步距均為0.8 m，直到工作面停采線前56 m。停采線前56 m 到停采線，只割煤不放煤。頂板管理采用自然跨落法。

3.2 工業(yè)性試驗(yàn)及效果分析

將采煤機(jī)和液壓支架聯(lián)動(dòng)的自動(dòng)防護(hù)裝置安裝在燕子山礦8901 綜采工作面MG650 1630—WD 型雙滾筒采煤機(jī)和ZF-13000/25/38 型液壓支架上并進(jìn)行了調(diào)試應(yīng)用。從實(shí)際應(yīng)用效果來看，自動(dòng)防護(hù)裝置工作穩(wěn)定，能對(duì)進(jìn)入采煤機(jī)需要警戒區(qū)域的人員進(jìn)行報(bào)警提醒，當(dāng)闖入人員進(jìn)到更危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)后，系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉采煤機(jī)及液壓支架，自動(dòng)保護(hù)裝置效果理想。保護(hù)裝置應(yīng)用后，8901 綜采工作面井口附近回采期間無一起因人員闖入導(dǎo)致安全事故發(fā)生，安全性能較好。減少了人工作業(yè)環(huán)節(jié)，預(yù)警準(zhǔn)確度和安全性得到了有效提高，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。