T/CCS 002-2020 智能化采煤工作面分类、分级技术条件与评价指标体系

内容简介

本文件规定了智能化采煤工作面的术语和定义、技术要求、智能化开采模式及条件分类、智能化水平分级及评价
本文件适用于井工煤矿智能化长壁综采和综放工作面
4　技术要求4.1　基本要求4.1.1　智能化采煤工作面应有总体设计和地质保障准备，选择合适的智能化开采模式，煤层地质条件应满足GB50215、GB50536相关要求。4.1.2　智能化采煤工作面装备和生产工艺应按照智能化要求进行设计，相关要求应符合GB/T34679、GB/T51272的规定。4.1.3　智能化采煤工作面各系统及装备应具有智能感知能力，实时感知设备运行工况和开采环境参数，并将感知数据上传到工作面智能集控中心，并能实现预警、预报，相关防爆性要求应符合GB3836.1、GB3836.2、GB3836.4的规定。4.1.4　智能化采煤工作面宜有智能决策系统，智能决策系统根据煤层赋存条件、环境感知参数、设备运行状态和工作面大数据对采煤工序进行规划，工作面智能集控中心根据智能决策指令对智能化采煤工作面生产系统和辅助生产系统的各子统进行协同控制和协调联动。4.1.5　智能化采煤工作面应有智能控制系统，智能控制系统能够对智能化采煤工作面生产系统和辅助生产系统的各设备进行智能控制。4.1.6　智能化采煤工作面生产系统和辅助生产系统各子系统中的装备应有故障诊断功能，并应实时感知设备运行状态，并具有预警、预报功能、相关防爆性要求应符合GB3836.1、GB3836.2、GB3836.4的规定。4.1.7　智能化采煤工作面生产系统和辅助生产系统应实现采煤机自动割煤、液压支架自动跟机移架、刮板输送机、转载机、破碎机和带式输送机自动调速及远程监控、超前支架遥控控制、智能喷雾降尘、供液系统自动控制、带式输送机自移机尾、视频图像自动跟机切换，达到工作面无人操作、有人巡视的智能化生产目的，相关要求应符合GB/T20815、GB50215、GB50536的规定。4.1.8　智能化采煤工作面生产系统应符合下述规定。4.1.8.1　智能割煤子系统应符合下列要求：a）采煤机应具备运行工况及姿态检测、机载无线遥控、精准定位、记忆截割、“三角煤”机架协同控制割煤、远程控制、故障诊断和环境安全瓦斯联动控制等功能，应向工作面智能集控中心提供控制接口，并将运行状态实时上传到工作面智能集控中心，实现在工作面智能集控中心对采煤机实时远程监测与控制和地面监控中心对采煤机实时远程监测；同时工作面智能集控中心应向采煤机提供液压支架、刮板输送机、带式输送机和工作面瓦斯浓度等状态信息，相关要求应符合GB/T35060.1、GB/T51272、GB51024、MT/T1007的规定。b）采煤机应配备自动化控制系统，采煤机自动化控制系统应具有自动控制采煤机开机、停机、记忆割煤、闭锁刮板输送机功能，应向工作面智能集控中心开放相关控制权限，实现采煤机的启停、牵引速度和运行方向的远程控制。c）采煤机宜有机载视频、无线通信、直线度感知、智能调高、防碰撞检测等智能感知和与工作面智能集控中心双向通讯功能，实现采煤机的智能控制。d）智能化采煤工作面宜实现煤流平衡控制，按照刮板运输机、带式输送机煤流量进行采煤机割煤速度和液压支架放煤速度控制，实现煤流负荷自动调节。4.1.8.2　智能支护子系统应符合下列要求：a）液压支架应配备电液控制系统，应实现跟随采煤机自动移架、推溜，具有远程控制、自动补液、自动反冲洗、自动喷雾降尘功能，实时在线监测工作面液压支架立柱支护阻力、推移行程，并将监测数据实时上传到工作面智能集控中心，相关要求应符合GB/T34679、GB/T51272、GB/T37815的规定。b）液压支架宜有高度检测、姿态感知、工作面直线度调直、压力超前预警、群组协同控制、自动超前跟机支护等智能感知与控制功能，宜与智能供液系统协同控制，实现液压支架的智能控制。c）大采高液压支架宜有顶板状态实时感知、煤壁片帮预测、伸缩梁（护帮板）防碰撞等智能感知功能。d）放顶煤液压支架应采用割煤智能化结合自动放煤或人工辅助干预进行放煤控制。e）超前支架应配备电液控制系统，具有就地控制与遥控控制功能，宜有状态智能感知和自主行走功能。f）端头支架应配备电液控制系统，具有就地控制与遥控控制功能，应与工作面液压支架联动，实现工作面端头区域安全支护。4.1.8.3　智能运输子系统应符合下列要求：a）刮板输送设备应具有软启动控制、运行状态监测、链条自动张紧、断链保护、故障诊断、自动控制和远程控制功能，相关要求应符合GB/T51272、GB51179的规定。b）刮板输送设备应具备与工作面智能集控中心双向通信功能，实时将运行监测数据上传到工作面智能集控中心，实现刮板输送机的远程监测和控制。c）刮板输送设备应有煤流负荷检测功能，实现采、运协同控制。d）带式输送机应具有运行工况监控与综合保护功能，实时监测胶带运行工况，并将堆煤、烟雾、纵撕、跑偏、自动洒水、周边环境等监测信息实时上传到工作面智能集控中心，出现故障时应进行预警联动。e）带式输送机煤流运输应顺煤流启动，宜有煤流量监测、异物识别和自动变频速度调节功能，能够根据煤流量大小自动控制带速，实现节能运行。f）带式输送机宜配备智能摄像仪，智能摄像仪具有胶带空载、大块煤、人员违规穿越胶带、胶带坐人等特征信息识别功能，实时将识别信息上传到工作面智能集控中心并预警。g）带式输送机宜配备自动巡检机器人，自动沿煤流运输路线监测胶带运行状态，实时将监测信息上传到工作面智能集控中心，监测到异常工况时自动预警，并显示预警内容。4.1.8.4　智能控制子系统应符合下列要求：a）工作面智能集控中心和地面监控中心应设置智能控制子系统，工作面智能集控中心应实现集中、就地和远程控制，实现采煤机、液压支架、刮板输送机、破碎机、转载机、带式输送机、乳化液泵站、喷雾泵等协同控制；地面监控中心具备工作面设备“一键启停”功能，宜实现在地面对采煤工作面生产系统远程监控和采煤工作面辅助生产系统远程监视。b）智能控制子系统可对采煤工作面刮板输送机、转载机、破碎机、带式输送机进行启停、闭锁控制，能够实时显示设备运行状态与故障报警信息。c）智能控制子系统应包括语音通讯控制功能，可对工作面内相关区域和相关操作进行语音通讯。4.1.8.5　网络通讯子系统应符合下列要求：a）智能化采煤工作面有线网络传输速率宜不低于1000Mbps，单向通信时延不高于100ms，核心交换机传输速率宜不低于10000Mbps，相关要求应满足GB/T28518、GB/T51272、MT/T1081、MT/T899、MT/T1130、MT/T1131的相关规定。b）智能化采煤工作面宜采用标准无线通讯系统，无线通讯带宽不低于100Mbps，网络通信单向传输时延不超过150ms，越区切换通信延时不超过100ms，丢包率不超过1%，无线通讯系统具有工作面数据通信、语音视频通信、视频监控、人员定位、语音广播功能。c）智能化采煤工作面网络通讯系统应具有安全防护功能，能够抵御攻击，确保通讯安全可靠，相关要求应满足GB/T51272、MT/T899、MT/T1081的相关规定。4.1.8.6　智能视频子系统应符合下列要求：a）智能视频子系统应采用矿用本质安全型高清摄像仪，视频系统具备第三方接口，具备对工作面内无死角覆盖监控，具有视频增强、跟随采煤机自动切换视频画面和自动清洗功能，视频线路传输速率不低于1000Mbps，相关要求应符合GB/T51272、MT/T1007的规定。b）智能视频子系统宜采用智能摄像仪，具有特征信息识别、自动特征提取和预警联动功能，相关要求应符合GB/T30147规定。c）智能摄像仪应具备低照度、宽动态、强光抑制、水雾穿透功能，云台摄像仪云台水平旋转角度范围不小于180度，光学变焦不小于4倍，最低像素不低于720P，水平广角不低于90度。d）录像服务器应对采煤机工作区域、监控中心及其它相关采集点（工作面机头、机尾）等工作面重点区域的视频进行动态录像，存储服务器自带容量冗余功能，录像存储时间不小于30天。4.1.8.7　智能喷雾降尘子系统应符合下列要求：a）智能化采煤工作面采煤机割煤点、刮板输送机卸煤点、转载机落煤点、液压支架“降移升”动作和放煤点等工作面尘源位置都应设有智能喷雾装置，实现工作面全方位喷雾降尘。b）智能喷雾降尘子系统包括工作面智能喷雾降尘分系统、煤流运输智能喷雾降尘分系统，工作面智能喷雾降尘分系统主要对采煤机割煤和液压支架移架、放煤产生的粉尘进行喷雾除尘，煤流运输智能喷雾降尘分系统主要对刮板输送机卸煤点和转载机落煤点产生的粉尘进行喷雾除尘。c）工作面智能喷雾降尘分系统应具有跟随采煤机联动定点和定时自动喷雾降尘、移架喷雾降尘、放煤喷雾降尘功能，相关要求应符合GB/T37815、GB/T51272的规定。d）煤流运输智能喷雾降尘分系统应具有自动识别煤流功能，当有煤流运输时，自动进行喷雾除尘。e）智能喷雾降尘子系统宜有人员感知功能，当有人员经过时，自动停止喷雾。f）智能喷雾降尘子系统宜有粉尘监测联动功能，根据粉尘浓度智能调节喷雾开关，自动控制喷雾量，提高降尘效果。4.1.8.8　智能供液子系统应符合下列要求：a）智能供液子系统应具有反渗透水处理、清水过滤、自动配比补液、多级过滤、高压自动反冲洗、高低液位自动控制、乳化液浓度在线监控、单泵或多台泵的单动与自动运行、系统运行信息检测与上传功能，相关要求应符合GB/T51272的规定。b）智能供液子系统宜与液压支架用液量协同联动，实现工作面供液系统的智能控制。c）智能供液子系统应采用集中分布式控制方式，具有就地、集中、远程等多种控制模式，具有乳化液泵站变频和电磁卸载智能联动控制功能。d）智能供液子系统宜有流量自动调节、主泵变频、恒压供液功能，能够根据工作面用液需要自动调节供液系统供液量，实现按需供液、节能供液。e）智能供液子系统宜有防爆管功能，当供液系统出现漏液或高压胶管崩裂现象时，自动停泵并预警。4.1.8.9　智能巡检子系统应符合下列要求：a）智能巡检子系统包括工作面智能巡检分系统、煤流运输智能巡检分系统，智能巡检分系统利用巡检机器人实现工作面设备运行状况、开采环境、煤流状态的例行巡检和异常情况实地巡查。b）工作面智能巡检分系统应具有工作面设备运行状况和开采环境例行巡检功能，实时将巡检信息上传到工作面智能集控中心，发现异常情况时自动预警；异常状况时，工作面智能巡检分系统能够进行实地巡查，并将巡检信息实时上传到工作面智能集控中心。c）煤流运输智能巡检分系统主要对工作面煤流系统的煤流量、运输状态进行自动监测，实时将巡检信息上传到工作面智能集控中心，发现异常情况时自动预警；异常状况时，煤流运输智能巡检分系统能够进行实地巡查，并将巡检信息实时上传到工作面智能集控中心。4.1.8.10　智能供电子系统应符合下列要求：a）工作面宜采用智能供电子系统，工作面智能供电子系统能够对整个工作面电力系统进行监控，动态显示警示、预警和报警信息，能够显示开关分合闸状态，并在权限允许的范围内对开关分合闸进行操作，同时能够对供电系统中过流、短路、过压、欠压、漏电等保护跳闸的事件进行记录，并显示实时数据和保存历史数据，相关要求应符合GB/T37808、GB50536的规定，相关防爆性要求应符合GB3836.1、GB3836.2、GB3836.4的规定。b）智能供电子系统宜有防越级自动跳闸、故障精准定位功能，实现工作面供电系统的智能控制。4.1.9　智能化采煤工作面辅助生产系统应符合下述规定。4.1.9.1　工作面照明子系统应符合下列要求：a）智能化采煤工作面宜采用矿用LED无频闪照明，对视频系统与工作面提供良好的光照条件，每台矿用LED灯照度不小于4000Lux，同时配备UPS不间断电源作为工作面照明的后备电源，UPS的容量应满足工作面连续或间断照明总时长不低于1个小时的需要。b）智能化采煤工作面巷道、设备列车、移动变电站等场所宜采用矿用LED无频闪固定照明，每台矿用LED灯照度不小于6000Lux，布置地点应符合GB50536相关规定。c）相关防爆性要求应符合GB3836.1、GB3836.2、GB3836.4的规定。4.1.9.2　工作面语音子系统应符合下列要求：a）工作面智能集控中心应具有工作面语音子系统状态显示功能，包括电话闭锁状态显示、急停状态显示和断路位置显示，相关要求应符合MT/T1116的规定。b）工作面语音子系统应具有停电后正常通话功能。c）工作面语音子系统应具有胶带沿线语音报警功能，能够实现沿线无盲区语音通话。d）智能化工作面的语音通讯系统宜具备接入移动通讯终端的功能。。4.1.9.3　工作面通风和防灭火监控子系统应符合下列要求：a）工作面通风和防灭火监控子系统应实时监测采空区、上隅角等关键区域环境参数，应根据变化趋势实时预警，宜与矿井通风、防灭火系统互联互通，宜有自动启动灭火设施的功能，相关要求应符合GB/T51272和《煤矿安全规程》(2016)的规定。b）工作面应有风量、风速检测装置，自动监测工作面风量，实现工作面通风状态的自动识别，相关要求应符合GB/T34679、GB/T5127和《煤矿安全规程》(2016)的规定。4.1.9.4　智能安全监测子系统应符合下列要求：a）智能安全监测子系统应实时监测工作面甲烷浓度、风速、风压、粉尘浓度、一氧化碳浓度、水文、矿压、温度等开采环境参数，并将工作面安全监测数据实时上传到矿井安全监控系统，宜具有与人员随身装备进行实时互联和预警功能，相关要求应符合GB/T51272、MT/T1004、AQ6201的规定。b）工作面宜具有人员识别与设备安全闭锁功能，当人员接近运行设备或进行危险动作时，相关设备联动闭锁自动停机，确保人员安全。c）实时监测工作面环境温度，进行超温预警，工作面空气温度超过30℃的高温工作面应配备制冷降温系统，相关要求应符合GB/T51272和《煤矿安全规程》(2016)的规定。d）工作面应实现工作人员的精确定位，并与信息导引及发布系统、应急广播和通信系统应急联动，相关要求应符合GB/T34679、GB50533、GB/T51272、AQ6201的规定。e）工作面安全设施宜备有应急电源，电网停电后，保证对甲烷浓度、风速、风压、一氧化碳浓度等主要监控量继续监控，相关要求应满足GB50052、GB50215、GB/T50417、MT/T1004、AQ6201的规定。f）工作面应有备用电源，备用电源给工作面网络、视频等通信设施供电，当电网停电后，备用电源连续工作时间应符合MT/T1131、AQ6201相关要求。g）工作面排水设施宜与矿井水文监测数据系统实现联动，相关要求应符合GB/T34679、GB/T51272的规定。h）智能化采煤工作面人员分布、开采环境参数、主要监测数据等信息宜在GIS系统中实时展示。4.1.10　工作面三维地质模型系统宜符合下列要求：a）通过井上、下钻探、物探以及巷道实测数据，建立煤层的三维地质模型，地质模型应包括断层、陷落柱等信息。b）能够根据生产实测数据和煤岩层识别数据，自动修正已有的三维地质模型。c）实现三维地质模型可视化展示，并与各类机电设备三维模型及其运行状态高度集成。4.2　系统配套技术要求4.2.1　对于煤层厚度0.8m(含)～1.3m的薄煤层应采用薄煤层和中厚煤层智能化无人操作模式进行开采，设备配套要求应符合GB/T37806的规定。4.2.2　对于煤层厚度1.3m（含）～3.5m的中厚煤层应采用薄煤层和中厚煤层智能化无人操作模式进行开采，设备配套要求应符合GB/T37768的规定。4.2.3　对于煤层厚度大于3.5m(含)的大采高综采工作面应采用大采高煤层人-机-环智能耦合高效综采模式进行开采，设备配套要求应符合GB/T37810的规定。4.2.4　放顶煤工作面智能化采煤应采用综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤模式进行开采，设备配套要求应符合GB/T37811的规定。4.2.5　对于煤层倾角大于25°（含）的大倾角工作面宜采用智能化+机械化相结合的开采技术进行开采，大倾角综采工作面设备配套要求应符合GB/T37809相关规定，大倾角综放工作面设备配套要求应符合GB/T37812相关规定。4.2.6　智能化采煤工作面应配备超前支架，超前支架相关配套要求应符合GB/T37611的规定。4.2.7　工作面智能集控中心应配备矿用本安型操作台，用于智能化采煤工作面生产系统工况监测和远程控制，能够对智能化采煤工作面辅助生产系统进行工况监测与远程启停控制，并在工作面智能化集控中心进行工作面视频显示，具有对视频进行管理、查询、存储和历史故障查询功能，能够对出现故障的地方进行记录，集控中心配备UPS电源，防止断电数据丢失，相关要求应符合MT/T1116的规定。4.2.8　工作面智能化集控中心应具有工作面综采设备系统故障诊断功能，能够显示采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、破碎机、带式输送机故障与开机率，具备故障记录与分析功能。4.2.9　智能化采煤工作面综机设备应具有按照顺序远程启停控制功能，宜实现煤流系统远程控制。4.2.10　智能化采煤工作面宜采用地理信息系统（GIS），通过GIS系统实时集成显示工作面煤层地质信息、综采设备运行位置、人员定位信息，实时获取工作面空间地理信息与设备运行状态，实现工作面智能化管理与控制。4.2.11　智能化采煤工作面应建立信息安全保障体系，实现系统安全、网络安全和应用安全。4.2.12　智能化采煤工作面宜建立管控平台，实现多专业信息的高度共享。