智能化综采工作面设计规范

中华人民共和国能源行业标准智能化综采工作面设计规范Designspecificationofsmartunma2022-02-16实施1智能化综采工作面设计规范生产系统设计要求等内容。本文件适用于智能化综采工作面的设计。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于GBT8286矿用隔爆型移动变电站GB.T15663.3煤矿科技术语第3部分：地下开采GBT15663.10煤矿科技术语第10部分：采掘机械GB20815视频安防监控数字录像设备GB:T24506液压支架型式、参数及型号编制GB25974.1煤矿用液压支架第1部分：通用技术条件GB25974.3煤矿用液压支架第3部分：液压控制系统及阀GBT28518煤矿用阻燃通信光缆GBT34679智慧矿山信息系统通用技术规范GB.T35056煤矿巷道锚杆支护技术规范GBT35060.1—滚筒采煤机通用技术条件第1部分：整机GB/T37611综采综放工作面超前支护系统技术条件GBT37768中厚煤层综采工作面总体配套技术条件GBT37806薄煤层综采工作面总体配套技术条件GB/T37808综采综放工作面常规供电系统设计规范GBT37809大倾角综采工作面总体配套技术条件GBT37815综采综放工作面智能降尘系统技术条件GB50052供配电系统设计规范GB50086岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范GB50215煤炭工业矿井设计规范GB50383煤矿井下消防、洒水设计规范GBT50417煤矿井下供配电设计规范GB50419煤矿巷道断面和交岔点设计规范GB50450煤矿主要通风机站设计规范GB/T50518矿井通风安全装备配置标准GB50533煤矿井下辅助运输设计规范GB50536煤矿综采采区设计规范2AQ/T1019煤层自然发火标志气体色AQ1023煤矿井下低压供电系统及装备通用安全技术要求AQ1048煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范MTT106顺槽用刮板转载机通用技术条件MTT188.1煤矿用乳化液泵站第1部MT:T188.2煤矿用乳化液泵站乳化液泵MT209煤矿通信检测控制用电工MT;T323中双链刮板输送机用刮板MT:T1112煤矿图像监视系统通用技术条件MTT1127煤矿工作面生产监控系统通用技术条件GB50215、GB/T15663.3、GB:T15663.10、GB:T51272、AQ1049界定的以及下列术语和定义适3用于本文件。智能化综采smartfullymechanizedmining应用新一代技术通信、物联网、云计算、大数据、人工智能等先进技术，采用具有自主感知、自主决策和自主控制执行能力的采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、破碎机、带式输送机等智能化开采、运输装备，以综合智能化控制系统为核心，以可视化远程监控为手段，实现工作面采煤、支护、运煤等作业过程智能化(工况自适应和工序协同控制)或一键启停操作模式(包括无人跟机作业、有人安全巡视)的安全高效综合机械化采煤方法。以综采工作面智能设备自主感知数据信息为基础，依托通讯网络、大数据、物联网、人工智能等先进技术支持，形成对综采工作面采煤机控制系统、液压支架电液控制系统、刮板输送机控制系统等单机控制系统的集成，实现采煤工作面各系统间数据交互、远程监测、协同控制和协调运行的综合智能化控制采煤机按照学习和记忆的示范刀运行参数进行自动导航、自动截割煤壁、自动清浮煤、自动斜切进刀等。自动跟机automaticfollow-up综合智能化控制系统通过传感装置感知采煤机位置与方向，液压支架跟随采煤机智能移架、智能推移刮板输送机、智能喷雾等动作，实现采煤机与液压支架的协同控制。依托综合智能化控制系统、采煤机控制系统、液压支架电液控制系统，通过数据交互，控制采煤机、液压支架协同动作。地面指挥控制中心和工作面智能化集控中心的统称。地面指挥控制中心groundcommandandcontrolcenter设立在地面调度室的综采工作面智能化集控中心，能够与工作面智能化集控中心的信息联络和数据共享，实现对远端智能化综采设备的运行数据监测、视频监视和远程操控。工作面智能化集控中心smartcentralizedcontrolcenterforworkingface设立在智能化综采工作面巷道设备列车上的集中控制室，能够实现对远端智能化综采设备的运行数据监测、视频监视和远程操控，实现与地面指挥控制中心的信息联络和数据共享。4智能化综采工作面设计4.1基本要求4.1.1智能化综采工作面应选择适宜的煤层地质条件和生产条件。工作面地质生产条件除应满足GB50215、GB50536等有关煤矿设计的国家标准要求之外，还应满足：在煤层地质构造简单、薄及中厚44.1.2专项设计和作业规程编制除应符合GB/T34679、GB/T51024、GBT51272等煤矿智能化有关国家标准要求之外，还应满足以下要求：a)智能化综采工作面应有专项设计，并编制专项作业规程。b)智能化工作面专项设计主要包括巷道设计、设备选型配套设计、控制系统设计和配套生产系统设计。c)智能化工作面专项作业规程主要包括生产系统及装备布置、智能化生产作业工艺流程、工序要求和安全保障措施等内容。4.1.3智能化综采工作面设备选型配套和生产系统设计除应符合GB/T34679、GBT37611、GB;T37768、GB;T37806、GB,T37808、GB/T37809、GB/T37815等标准要求之外，还应满足：智能化综采工作面应具备自主感知、自主控制和自主执行功能；具备远程监测、视频智能化控制、协同控制、4.2工作面巷道设计应满足如下要求：a)巷道净断面设计尺寸满足井下设备列车所有设备安设、移动的要求，匹配工作面智能化集控中心所在位置的行人通道尺寸、安全间隙和检修空间。b)配置远程供液站的智能化综采工作面，应在进风巷合理位置设计专用硐室。4.3.1智能化综采工作面采煤机选型除应满足GB.T35060.1、MT.T83、MT:T84性能要求之外，还应满足以下要求：a)配备具有采煤机开机、停机、启停记忆截割功能的智能控制系统，控制延时应不超过300ms,信号状态反馈时间不大于500ms。b)采煤机通信接口宜配置RJ45类型接口，相关割煤参数数据开放式传输；宜具有通信、惯性导c)应配备姿态检测、滚筒高度测量、机载无线遥控、采煤机位置定位、远程控制、协同控制等装d)通信接口宜配置RJ45类型接口，相关割煤参数数据开放式传输，采煤机电缆内布置应不少于4芯专用传输光纤。e)应具备牵引电机电流、截割电机电流、行走参数、牵引电机油温及轴承温度等运行工况数据传输及故障诊断功能。4.3.2智能化综采工作面液压支架选型除应满足GB25974.1、GB/T24506、MT/T154.5、MT312、MT550、MT/T552、Ma)应配备电液控制系统，实现跟随采煤机智能移架、推溜，具有远程控制、智能补液、尘、工况数据在线监测与实时上传等功能。b)远程控制延时应不超过300ms,信号状态反馈时间不大于500ms。c)配套的电液控制系统宜使用网络型综合接入器，开放式传输相关数据。d)单台液压支架移架循环时间应不大于10s,成组移架循环时间应不大于15s。c)配置护帮板的液压支架，应具有压力、行程、护帮板与采煤机滚筒防干涉的检测装置。f)配置压力、位移、倾角等传感器实现顶板状态实时感知、煤壁片帮预测、伸缩梁(护帮板)防碰撞等智能感知与控制功能。g)液压支架应实现远程控制、遥控器控制。4.3.3智能化综采工作面超前液压支架选型除应满足GB25974.1、GB/T24506、MT312、MT/T556a)智能化综采工作面应配套白移式超前液压支架，并配备电液控制系统，具有架间通信功能，具b)配套的电液控制系统宜使用网络型综合接入器，并开放式传输相关数据。4.3.4智能化综采工作面泵站及供液系统选型除应满足MT/T188.1、MT/T188.2、MT/T188.3、MTT188.4、MT!T188.5之外，还应满足以下b)配置的通信接口宜采用RJ45类型接口，并开放式传输数据。能，远程控制响应时间小于300ms。a)配置的通信接口宜采用RJ45类型接口，并开放式传输数据。b)应配置智能控制系统，具有远程控制、运行参数监测功能，控制响应时间小于300ms。c)远程集中控制，响应时间不大于300ms,状态反馈时间不大于500ms。d)带式输送机应配置自移式机尾，具有煤流量监测、异物识别、自动变频调速功能。宜配置智能摄像仪和白动巡检机器人，实现运行状态实时检测和白动预警。e)刮板输送机宜配置防止采煤机电缆脱槽的装置。应具有软启动f)刮板输送机煤流负荷均衡智能控制、具备断链监测及故障诊断功能。g)智能化综采工作面刮板输送机循环移溜时间应不大于10s,成组移溜循环时间应不大于20s。4.3.6智能化综采工作面视频监控设备选型除应满足GB20815、AQ6201、MTT1112、MTT1127a)配置的通信接日宜采用RJ45类型接口，并开放式传输数据。b)应根据综采工作面煤层厚度合理选取视频摄像仪，宜具有视频增强、跟随采煤机自动切换画c)配备视频监控系统，控制响应时间小于300ms或500ms。d)摄像仪应具备视频数据高速上传功能。e)摄像仪内应配备红外夜视及辅助照明补光灯。f)摄像仪应配置防尘装置。g)摄像仪宜具有特征信息识别、自动特征提取、人员识别跟踪和预警功能。4.3.7智能化综采网络通信设备选型除应满足GB/T28518、MT209、MT287、MT/T899、a)地面与工作面智能化集控中心应设置专用网络传输通道，能满足工作面所有监控数据实时上传要求。b)网络通信设备选型应满足工作面千兆网以上建设要求。c)应选用网络型交换机进行通信。d)工作面智能化集控中心至工作面刮板输送机机头，监控中心至工作面刮板输送机机尾之间通过矿用光缆连接，形成工业以太环网，确保网络传输的可靠性。c)使用4G/5G、UWB等无线网络通信技术实现数据通信、视频监控、精准定位、数据传输及远程6控制功能，与有线传输互为补充。f)应具备网络设备通信状态显示及故障诊断。g)增加网络安全设备，防止病毒、黑客攻入造成危害。4.3.8智能化综采工作面语音通信设备选型除应满足GB/T34679、MT209之外，还应配备网络型语音通信设备，实现井上下语音通信。4.3.9智能化集控中心设备选型除满足GB51024之外，还应满足以下要求：a)工作面智能化集控中心应配置综合自动化、采煤机监控、液压支架电液控监控、集成供液与超前支架监控、煤壁视频监控、液压支架视频监控等主机。b)工作面智能化集控中心应配置自动化控制操作台、液压支架操作台。c)工作面智能化集控中心应配置集成运输设备远程集中控制和语音通信的控制箱。d)工作面智能化集控中心应配置采煤机远程集中控制箱。e)地面指挥控制中心应配置数据存储中心。f)选用网络型交换机进行通信。4.3.10智能化综采工作面其他设备选型除应满足GB/T8286、MT/T661之外，还应满足以下要求：a)组合开关、变频器、移动变电站配置的通信接口宜采用RJ45类型接口，并开放式传输数据，实现数据监测、上传及远程控制功能。b)设备列车上应安装高亮度防爆LED专用照明灯，间距不超过15m。c)智能化综采工作面内应安设专用高亮度防爆LED泛光灯，安设位置在液压支架上，间距不超过3台液压支架，要求布置合理，确保照明效果。d)机载摄像仪处应安装专用高亮度防爆LED泛光灯。e)宜选用自移式设备列车，实现自动化控制。4.4控制系统设计4.4.1智能化综采工作面综合智能化控制系统应满足以下要求：a)实现对采煤机控制系统、液压支架电液控制系统、集成供液系统、运输控制系统、网络通信控制系统、语音通信系统等的集成，应具有在工作面智能集控中心对综采工作面所有设备的监控功能，监控功能包括：设备控制模式、运行状态、通信状态及主要运行参数。b)工作面自动化控制系统检修或出现故障时，各子系统应互不影响，且能单独开机。c)应具有实时通信检测功能，设置检测及校验，当通信失败或是校验出错的情况下，单机设备保护锁定，不能启动及操作(就地模式除外)。d)应具有一键启停功能，实现对综采工作面泵站、带式输送机、破碎机、转载机、刮板输送机、采煤机、液压支架的一键顺序启停。e)一键启动前，应具有对采煤机、刮板输送机、转载机、带式输送机的语音或视频安全确认功能。f)宜通过电液控制系统实现转载机、带式输送机自移机尾和工作面端头支架的自移联动控制功能。g)应具备就地操作、遥控控制、远程自动控制模式，并实现几种模式互锁；在就地模式下，不应遥控控制；在遥控模式下，不应远程自动控制；但遥控、远程自动控制模式下均允许就地控制。h)应具有设备启动语音预警功能，应具有设备启动语音预警功能，设备送电及启动前均发出预警信号；液压支架动作前应有声光报警。i)应具有设备运行参数的临界值报警和保护功能，并及时提示系统操作员。j)应具有采煤机位置限制功能，在液压支架自动跟机时限制采煤机位置跳变，当位置跳变大于设定值时液压支架能立即停止自动跟机功能，同时可在两端头设置位置临界，限制采煤机行走范围。7k)应具有密码权限控制功能，未经授权的用户无法进行远程控制。1)应具有疲劳提醒功能，当操作台处于无人值守时，系统自动报警，到达设定时间后，将自动停机保护。m)应具有可靠的闭锁保护功能，防止人为误操作。n)应具有可靠的急停保护功能，当工作面出现异常时，按下“急停”按钮，工作面所有设备立即停车。o)应具备故障自诊断功能，并实时显示故障信息、各项保护运行状态。p)应具有历史故障查询、故障记录与存储功能。q)应具备故障报警功能。r)应具有远程急停、闭锁控制功能。s)应具有所有设备的运行状态、操作命令等系统数据的存储功能，方便按时间和类型快速查询。4.4.2智能化综采工作面采煤机控制系统应满足以下要求：a)在远程遥控模式下，应具有通信安全检测功能，在通信失效时，自动进入安全停机状态。b)应具有采煤机运行工况数据监测和显示功能，监测及显示内容包括：启停状态、通电状态、通讯能分各部件显示。c)应具有采煤机远程控制功能，主要包括：采煤机滚筒升、降、左牵、右牵、加速、减功能。d)应具有全工作面白动记忆截割功能。e)应具备三角煤区域机架协同控制功能。I)应具备故障自诊断功能，并实时显示故障信息、各项保护运行状态。g)应具备故障报警及设备启动语音预警功能。h)应具备采煤机与液压支架之间的联动互锁及位置显示功能。j)应依据刮板输送机负荷、甲烷浓度等环境信息，自动控制采煤机割煤速度。4.4.3智能化综采工作面液压支架电液控制系统设计除应满足GB25974.3之外，还应满足以下要求：机自动化控制启停。c)液压支架远程控制延时不大于300ms。d)具有全工作面自动跟机功能，可以远程开启或关闭跟机自动化功能，具备跟机运行参数配置功能。e)具备三角煤区域机架协同控制功能。f)具有压力监测，自动补压功能。g)具备故障自诊断功能，并实时显示故障信息。h)能够依据刮板输送机的负荷大小，自动调整推溜范围、次数。i)具有防止采煤机滚筒与护帮板相互干扰功能。j)具备动作预警功能。k)具有远程急停、闭锁控制功能。4.4.4智能化综采工作面超前液压支架电液控制系统设计除满足GB25974.3之外，还应满足以下8a)实现数据实时监测、上传、显示功能，显示内容包括超前液压支架通信状态、架号、立柱压力、电磁阀动作状态等参数。b)具备就地、遥控、远程控制功能，实现单架控制、成组控制和自动化控制。c)具备故障白诊断功能，并实时显示故障信息。d)具备动作预警功能。e)具有远程急停、闭锁控制功能。4.4.5智能化综采工作面集成供液系统有如下要求：a)应具有数据实时监测、上传、显示功能，显示内容包括控制模式，泵站电机温度、电压、电流等运行参数，进出口压力、流量，水箱水位，油箱油位，混合箱液位、乳化液浓度，电动阀的开关状态等。b)应具有远程控制功能，实现单台泵启停控制、多台泵组合一键启停控制功能。c)应具有自动跟随泵站出口压力变化多台泵站的联动智能控制功能。d)应具有泵站启动语音预警功能。e)应具备故障自诊断功能，并实时显示故障信息。f)应具有远程急停、闭锁控制功能。g)配备远程配液站的，应具有远程供液、配液控制功能。h)宜具有水质监测预警及处理功能。4.4.6智能化综采工作面运输设备配套控制系统有如下要求：a)应具有刮板输送机、转载机、破碎机和带式输送机运行工况数据监测、上传、显示功能，工况数b)应具备远程控制功能，实现单台运输设备启停控制、多台运输设备组合一键启停控制功能。c)应具有设备启动语音预警功能。d)应具备故障自诊断功能，并实时显示故障信息。e)应具有远程急停、闭锁控制功能。f)刮板输送机、带式输送机宜具有根据煤流负荷自动调速功能。4.4.7智能化综采工作面视频监控系统应满足以下要求：a)监控视频支持多路视频画面同步显示，应能够根据需求进行设置。b)应实时监测、显示摄像仪通信状态。c)采煤机、液压支架跟机视频画面应能够跟随采煤机运行位置自动切换。d)煤壁视频应始终显示采煤机滚筒及周边煤壁监视画面，支架视频应始终显示液压支架自动跟机移架、推移刮板输送机监视画面。e)应具备远程控制功能，实现监视画面选取等功能，配置云台摄像仪的，还应具备监视角度调整、焦距调整等功能。f)在远程干预时，应能够及时切换至干预区域监视画面。g)关键位置增加视频AI识别报警，并自动提醒，必要时可以和一些闭锁控制联动。h)所有的视频都支持全量存储，并支持通过选择时间灵活的完成历史回放。4.4.8智能化综采工作面网络通信系统应满足以下要求：a)综采设备(液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、泵站、供电设备等)应具有数据的集b)应具有智能化综采工作面设备与监控中心各主控计算机的通信状态监测、显示功能。c)应具有系统通信状态诊断功能，当子系统通信中断时，系统自动报警，并退出联动控制模式，转换到分机控制模式，同时显示通信故障点位置。9d)应具备将综合智能化控制系统远程控制指令实时传输功能。e)智能化综采设备与综合智能化控制系统之间数据传输宜采用TCPIP、M