智慧型化採煤工作面分類、分級技術條件與評價指標體系，中國煤炭學會2020年發布的一項團體標準
基本介紹
- 中文名：智慧型化採煤工作面分類、分級技術條件與評價指標體系
- 外文名：Specification, Classification and Grading Evaluation Index for Longwall Face of Smart Coal Mine
- 標準編號：T/CCS 002—2020
- 發布日期：2020年10月10日
- 實施日期：2020年11月01日
- 國際標準分類號：73.100.20 通風、空調和照明設備
- 國民經濟分類：B069 其他煤炭採選
- 中國標準分類號：D04
範圍,主要技術內容,起草單位,起草人,
範圍
本檔案規定了智慧型化採煤工作面的術語和定義、技術要求、智慧型化開採模式及條件分類、智慧型化水平分級及評價。 本檔案適用於井工煤礦智慧型化長壁綜采和綜放工作面
主要技術內容
4 技術要求
4.1 基本要求
4.1.1 智慧型化採煤工作面應有總體設計和地質保障準備，選擇合適的智慧型化開採模式，煤層地質條件應滿足GB 50215、GB 50536相關要求。
4.1.2 智慧型化採煤工作面裝備和生產工藝應按照智慧型化要求進行設計，相關要求應符合GB/T 34679、GB/T 51272的規定。
4.1.3 智慧型化採煤工作面各系統及裝備應具有智慧型感知能力，實時感知設備運行工況和開採環境參數，並將感知數據上傳到工作面智慧型集控中心，並能實現預警、預報，相關防爆性要求應符合GB 3836.1、GB 3836.2、GB 3836.4的規定。
4.1.4 智慧型化採煤工作面宜有智慧型決策系統，智慧型決策系統根據煤層賦存條件、環境感知參數、設備運行狀態和工作面大數據對採煤工序進行規劃，工作面智慧型集控中心根據智慧型決策指令對智慧型化採煤工作面生產系統和輔助生產系統的各子統進行協同控制和協調聯動。
4.1.5 智慧型化採煤工作面應有智慧型控制系統，智慧型控制系統能夠對智慧型化採煤工作面生產系統和輔助生產系統的各設備進行智慧型控制。
4.1.6 智慧型化採煤工作面生產系統和輔助生產系統各子系統中的裝備應有故障診斷功能，並應實時感知設備運行狀態，並具有預警、預報功能、相關防爆性要求應符合GB 3836.1、GB 3836.2、GB 3836.4的規定。
4.1.7 智慧型化採煤工作面生產系統和輔助生產系統應實現採煤機自動割煤、液壓支架自動跟機移架、刮板輸送機、轉載機、破碎機和帶式輸送機自動調速及遠程監控、超前支架遙控控制、智慧型噴霧降塵、供液系統自動控制、帶式輸送機自移機尾、視頻圖像自動跟機切換，達到工作面無人操作、有人巡視的智慧型化生產目的，相關要求應符合GB/T 20815、GB 50215、GB 50536的規定。
4.1.8 智慧型化採煤工作面生產系統應符合下述規定。
4.1.8.1 智慧型割煤子系統應符合下列要求：
（a）採煤機應具備運行工況及姿態檢測、機載無線遙控、精準定位、記憶截割、“三角煤”機架協同控制割煤、遠程控制、故障診斷和環境安全瓦斯聯動控制等功能，應向工作面智慧型集控中心提供控制接口，並將運行狀態實時上傳到工作面智慧型集控中心，實現在工作面智慧型集控中心對採煤機實時遠程監測與控制和地面監控中心對採煤機實時遠程監測；同時工作面智慧型集控中心應向採煤機提供液壓支架、刮板輸送機、帶式輸送機和工作面瓦斯濃度等狀態信息，相關要求應符合GB/T 35060.1、GB/T 51272、GB 51024、MT/T 1007的規定。
（b）採煤機應配備自動化控制系統，採煤機自動化控制系統應具有自動控制採煤機開機、停機、記憶割煤、閉鎖刮板輸送機功能，應向工作面智慧型集控中心開放相關控制許可權，實現採煤機的啟停、牽引速度和運行方向的遠程控制。
（c）採煤機宜有機載視頻、無線通信、直線度感知、智慧型調高、防碰撞檢測等智慧型感知和與工作面智慧型集控中心雙向通訊功能，實現採煤機的智慧型控制。
（d）智慧型化採煤工作面宜實現煤流平衡控制，按照刮板運輸機、帶式輸送機煤流量進行採煤機割煤速度和液壓支架放煤速度控制，實現煤流負荷自動調節。
4.1.8.2 智慧型支護子系統應符合下列要求：
（a）液壓支架應配備電液控制系統，應實現跟隨採煤機自動移架、推溜，具有遠程控制、自動補液、自動反衝洗、自動噴霧降塵功能，實時線上監測工作面液壓支架立柱支護阻力、推移行程，並將監測數據實時上傳到工作面智慧型集控中心，相關要求應符合GB/T 34679、GB/T 51272、GB/T 37815的規定。
（b）液壓支架宜有高度檢測、姿態感知、工作面直線度調直、壓力超前預警、群組協同控制、自動超前跟機支護等智慧型感知與控制功能，宜與智慧型供液系統協同控制，實現液壓支架的智慧型控制。
（c）大采高液壓支架宜有頂板狀態實時感知、煤壁片幫預測、伸縮梁（護幫板）防碰撞等智慧型感知功能。
（d）放頂煤液壓支架應採用割煤智慧型化結合自動放煤或人工輔助干預進行放煤控制。
（e）超前支架應配備電液控制系統，具有就地控制與遙控控制功能，宜有狀態智慧型感知和自主行走功能。
（f）端頭支架應配備電液控制系統，具有就地控制與遙控控制功能，應與工作面液壓支架聯動，實現工作面端頭區域安全支護。
4.1.8.3 智慧型運輸子系統應符合下列要求：
（a）刮板輸送設備應具有軟啟動控制、運行狀態監測、鏈條自動張緊、斷鏈保護、故障診斷、自動控制和遠程控制功能，相關要求應符合GB/T 51272、GB 51179的規定。
（b）刮板輸送設備應具備與工作面智慧型集控中心雙向通信功能，實時將運行監測數據上傳到工作面智慧型集控中心，實現刮板輸送機的遠程監測和控制。
（c）刮板輸送設備應有煤流負荷檢測功能，實現采、運協同控制。
（d）帶式輸送機應具有運行工況監控與綜合保護功能，實時監測膠帶運行工況，並將堆煤、煙霧、縱撕、跑偏、自動灑水、周邊環境等監測信息實時上傳到工作面智慧型集控中心，出現故障時應進行預警聯動。
（e）帶式輸送機煤流運輸應順煤流啟動，宜有煤流量監測、異物識別和自動變頻速度調節功能，能夠根據煤流量大小自動控制帶速，實現節能運行。
（f）帶式輸送機宜配備智慧型攝像儀，智慧型攝像儀具有膠帶空載、大塊煤、人員違規穿越膠帶、膠帶坐人等特徵信息識別功能，實時將識別信息上傳到工作面智慧型集控中心並預警。
（g）帶式輸送機宜配備自動巡檢機器人，自動沿煤流運輸路線監測膠帶運行狀態，實時將監測信息上傳到工作面智慧型集控中心，監測到異常工況時自動預警，並顯示預警內容。
4.1.8.4 智慧型控制子系統應符合下列要求：
（a）工作面智慧型集控中心和地面監控中心應設定智慧型控制子系統，工作面智慧型集控中心應實現集中、就地和遠程控制，實現採煤機、液壓支架、刮板輸送機、破碎機、轉載機、帶式輸送機、乳化液泵站、噴霧泵等協同控制；地面監控中心具備工作面設備“一鍵啟停”功能，宜實現在地面對採煤工作面生產系統遠程監控和採煤工作面輔助生產系統遠程監視。
（b）智慧型控制子系統可對採煤工作面刮板輸送機、轉載機、破碎機、帶式輸送機進行啟停、閉鎖控制，能夠實時顯示設備運行狀態與故障報警信息。
（c）智慧型控制子系統應包括語音通訊控制功能，可對工作面內相關區域和相關操作進行語音通訊。
4.1.8.5 網路通訊子系統應符合下列要求：
（a）智慧型化採煤工作面有線網路傳輸速率宜不低於1000Mbps，單向通信時延不高於100ms，核心交換機傳輸速率宜不低於10000Mbps，相關要求應滿足GB/T 28518、GB/T 51272、MT/T 1081、MT/T 899、MT/T 1130、MT/T 1131的相關規定。
（b）智慧型化採煤工作面宜採用標準無線通訊系統，無線通訊頻寬不低於100Mbps，網路通信單向傳輸時延不超過150ms，越區切換通信延時不超過100ms，丟包率不超過1%，無線通訊系統具有工作面數據通信、語音視頻通信、視頻監控、人員定位、語音廣播功能。
（c）智慧型化採煤工作面網路通訊系統應具有安全防護功能，能夠抵禦攻擊，確保通訊安全可靠，相關要求應滿足GB/T 51272、MT/T 899、MT/T 1081的相關規定。
4.1.8.6 智慧型視頻子系統應符合下列要求：
（a）智慧型視頻子系統應採用礦用本質安全型高清攝像儀，視頻系統具備第三方接口，具備對工作面內無死角覆蓋監控，具有視頻增強、跟隨採煤機自動切換視頻畫面和自動清洗功能，視頻線路傳輸速率不低於1000Mbps，相關要求應符合GB/T 51272、MT/T 1007的規定。
（b）智慧型視頻子系統宜採用智慧型攝像儀，具有特徵信息識別、自動特徵提取和預警聯動功能，相關要求應符合GB/T 30147規定。
（c）智慧型攝像儀應具備低照度、寬動態、強光抑制、水霧穿透功能，雲台攝像儀雲台水平旋轉角度範圍不小於180度，光學變焦不小於4倍，最低像素不低於720P，水平廣角不低於90度。
（d）錄像伺服器應對採煤機工作區域、監控中心及其它相關採集點（工作面機頭、機尾）等工作面重點區域的視頻進行動態錄像，存儲伺服器自帶容量冗餘功能，錄像存儲時間不小於30天。
4.1.8.7 智慧型噴霧降塵子系統應符合下列要求：
（a）智慧型化採煤工作面採煤機割煤點、刮板輸送機卸煤點、轉載機落煤點、液壓支架“降移升”動作和放煤點等工作面塵源位置都應設有智慧型噴霧裝置，實現工作面全方位噴霧降塵。
（b）智慧型噴霧降塵子系統包括工作面智慧型噴霧降塵分系統、煤流運輸智慧型噴霧降塵分系統，工作面智慧型噴霧降塵分系統主要對採煤機割煤和液壓支架移架、放煤產生的粉塵進行噴霧除塵，煤流運輸智慧型噴霧降塵分系統主要對刮板輸送機卸煤點和轉載機落煤點產生的粉塵進行噴霧除塵。
（c）工作面智慧型噴霧降塵分系統應具有跟隨採煤機聯動定點和定時自動噴霧降塵、移架噴霧降塵、放煤噴霧降塵功能，相關要求應符合GB/T 37815、GB/T 51272的規定。
（d）煤流運輸智慧型噴霧降塵分系統應具有自動識別煤流功能，當有煤流運輸時，自動進行噴霧除塵。
（e）智慧型噴霧降塵子系統宜有人員感知功能，當有人員經過時，自動停止噴霧。
（f）智慧型噴霧降塵子系統宜有粉塵監測聯動功能，根據粉塵濃度智慧型調節噴霧開關，自動控制噴霧量，提高降塵效果。
4.1.8.8 智慧型供液子系統應符合下列要求：
（a）智慧型供液子系統應具有反滲透水處理、清水過濾、自動配比補液、多級過濾、高壓自動反衝洗、高低液位自動控制、乳化液濃度線上監控、單泵或多台泵的單動與自動運行、系統運行信息檢測與上傳功能，相關要求應符合GB/T 51272的規定。
（b）智慧型供液子系統宜與液壓支架用液量協同聯動，實現工作面供液系統的智慧型控制。
（c）智慧型供液子系統應採用集中分散式控制方式，具有就地、集中、遠程等多種控制模式，具有乳化液泵站變頻和電磁卸載智慧型聯動控制功能。
（d）智慧型供液子系統宜有流量自動調節、主泵變頻、恆壓供液功能，能夠根據工作面用液需要自動調節供液系統供液量，實現按需供液、節能供液。
（e）智慧型供液子系統宜有防爆管功能，當供液系統出現漏液或高壓膠管崩裂現象時，自動停泵並預警。
4.1.8.9 智慧型巡檢子系統應符合下列要求：
（a）智慧型巡檢子系統包括工作面智慧型巡檢分系統、煤流運輸智慧型巡檢分系統，智慧型巡檢分系統利用巡檢機器人實現工作面設備運行狀況、開採環境、煤流狀態的例行巡檢和異常情況實地巡查。
（b）工作面智慧型巡檢分系統應具有工作面設備運行狀況和開採環境例行巡檢功能，實時將巡檢信息上傳到工作面智慧型集控中心，發現異常情況時自動預警；異常狀況時，工作面智慧型巡檢分系統能夠進行實地巡查，並將巡檢信息實時上傳到工作面智慧型集控中心。
（c）煤流運輸智慧型巡檢分系統主要對工作面煤流系統的煤流量、運輸狀態進行自動監測，實時將巡檢信息上傳到工作面智慧型集控中心，發現異常情況時自動預警；異常狀況時，煤流運輸智慧型巡檢分系統能夠進行實地巡查，並將巡檢信息實時上傳到工作面智慧型集控中心。
4.1.8.10 智慧型供電子系統應符合下列要求：
（a）工作面宜採用智慧型供電子系統，工作面智慧型供電子系統能夠對整個工作面電力系統進行監控，動態顯示警示、預警和報警信息，能夠顯示開關分合閘狀態，並在許可權允許的範圍內對開關分合閘進行操作，同時能夠對供電系統中過流、短路、過壓、欠壓、漏電等保護跳閘的事件進行記錄，並顯示實時數據和保存歷史數據，相關要求應符合GB/T 37808、GB 50536的規定，相關防爆性要求應符合GB 3836.1、GB 3836.2、GB 3836.4的規定。
（b）智慧型供電子系統宜有防越級自動跳閘、故障精準定位功能，實現工作面供電系統的智慧型控制。
4.1.9 智慧型化採煤工作面輔助生產系統應符合下述規定。
4.1.9.1 工作面照明子系統應符合下列要求：
（a）智慧型化採煤工作面宜採用礦用LED無頻閃照明，對視頻系統與工作面提供良好的光照條件，每台礦用LED燈照度不小於4000Lux，同時配備UPS不間斷電源作為工作面照明的後備電源，UPS的容量應滿足工作面連續或間斷照明總時長不低於1個小時的需要。
（b）智慧型化採煤工作面巷道、設備列車、移動變電站等場所宜採用礦用LED無頻閃固定照明，每台礦用LED燈照度不小於6000Lux，布置地點應符合GB 50536相關規定。
（c）相關防爆性要求應符合GB 3836.1、GB 3836.2、GB 3836.4的規定。
4.1.9.2 工作面語音子系統應符合下列要求：
（a）工作面智慧型集控中心應具有工作面語音子系統狀態顯示功能，包括電話閉鎖狀態顯示、急停狀態顯示和斷路位置顯示，相關要求應符合MT/T 1116的規定。
（b）工作面語音子系統應具有停電後正常通話功能。
（c）工作面語音子系統應具有膠帶沿線語音報警功能，能夠實現沿線無盲區語音通話。
（d）智慧型化工作面的語音通訊系統宜具備接入移動通訊終端的功能。。
4.1.9.3 工作面通風和防滅火監控子系統應符合下列要求：
（a）工作面通風和防滅火監控子系統應實時監測採空區、上隅角等關鍵區域環境參數，應根據變化趨勢實時預警，宜與礦井通風、防滅火系統互聯互通，宜有自動啟動滅火設施的功能，相關要求應符合GB/T 51272和《煤礦安全規程》(2016)的規定。
（b）工作面應有風量、風速檢測裝置，自動監測工作面風量，實現工作面通風狀態的自動識別，相關要求應符合GB/T 34679、GB/T 5127和《煤礦安全規程》(2016)的規定。
4.1.9.4 智慧型安全監測子系統應符合下列要求：
（a）智慧型安全監測子系統應實時監測工作面甲烷濃度、風速、風壓、粉塵濃度、一氧化碳濃度、水文、礦壓、溫度等開採環境參數，並將工作面安全監測數據實時上傳到礦井安全監控系統，宜具有與人員隨身裝備進行實時互聯和預警功能，相關要求應符合GB/T 51272、MT/T 1004、AQ6201的規定。
（b）工作面宜具有人員識別與設備安全閉鎖功能，當人員接近運行設備或進行危險動作時，相關設備聯動閉鎖自動停機，確保人員安全。
（c）實時監測工作面環境溫度，進行超溫預警，工作面空氣溫度超過30℃的高溫工作面應配備製冷降溫系統，相關要求應符合GB/T 51272和《煤礦安全規程》(2016)的規定。
（d）工作面應實現工作人員的精確定位，並與信息導引及發布系統、應急廣播和通信系統應急聯動，相關要求應符合GB/T 34679、GB 50533、GB/T 51272、AQ6201的規定。
（e）工作面安全設施宜備有應急電源，電網停電後，保證對甲烷濃度、風速、風壓、一氧化碳濃度等主要監控量繼續監控，相關要求應滿足GB 50052、GB 50215、GB/T 50417、MT/T 1004、AQ6201的規定。
（f）工作面應有備用電源，備用電源給工作面網路、視頻等通信設施供電，當電網停電後，備用電源連續工作時間應符合MT/T 1131、AQ6201相關要求。
（g）工作面排水設施宜與礦井水文監測數據系統實現聯動，相關要求應符合GB/T 34679、GB/T 51272的規定。
（h）智慧型化採煤工作面人員分布、開採環境參數、主要監測數據等信息宜在GIS系統中實時展示。
4.1.10 工作面三維地質模型系統宜符合下列要求：
（a）通過井上、下鑽探、物探以及巷道實測數據，建立煤層的三維地質模型，地質模型應包括斷層、陷落柱等信息。
（b）能夠根據生產實測數據和煤岩層識別數據，自動修正已有的三維地質模型。
（c）實現三維地質模型可視化展示，並與各類機電設備三維模型及其運行狀態高度集成。
4.2 系統配套技術要求
4.2.1 對於煤層厚度0.8m(含)～1.3m的薄煤層應採用薄煤層和中厚煤層智慧型化無人操作模式進行開採，設備配套要求應符合GB/T 37806的規定。
4.2.2 對於煤層厚度1.3m（含）～3.5m的中厚煤層應採用薄煤層和中厚煤層智慧型化無人操作模式進行開採，設備配套要求應符合GB/T 37768的規定。
4.2.3 對於煤層厚度大於3.5m(含)的大采高綜采工作面應採用大采高煤層人-機-環智慧型耦合高效綜采模式進行開採，設備配套要求應符合GB/T 37810的規定。
4.2.4 放頂煤工作面智慧型化採煤應採用綜放工作面智慧型化操控與人工干預輔助放煤模式進行開採，設備配套要求應符合GB/T 37811的規定。
4.2.5 對於煤層傾角大於25°（含）的大傾角工作面宜採用智慧型化+機械化相結合的開採技術進行開採，大傾角綜采工作面設備配套要求應符合GB/T 37809相關規定，大傾角綜放工作面設備配套要求應符合GB/T 37812相關規定。
4.2.6 智慧型化採煤工作面應配備超前支架，超前支架相關配套要求應符合GB/T 37611的規定。
4.2.7 工作面智慧型集控中心應配備礦用本安型操作台，用於智慧型化採煤工作面生產系統工況監測和遠程控制，能夠對智慧型化採煤工作面輔助生產系統進行工況監測與遠程啟停控制，並在工作面智慧型化集控中心進行工作面視頻顯示，具有對視頻進行管理、查詢、存儲和歷史故障查詢功能，能夠對出現故障的地方進行記錄，集控中心配備UPS電源，防止斷電數據丟失，相關要求應符合MT/T 1116的規定。
4.2.8 工作面智慧型化集控中心應具有工作面綜采設備系統故障診斷功能，能夠顯示採煤機、液壓支架、刮板輸送機、轉載機、破碎機、帶式輸送機故障與開機率，具備故障記錄與分析功能。
4.2.9 智慧型化採煤工作面綜機設備應具有按照順序遠程啟停控制功能，宜實現煤流系統遠程控制。
4.2.10 智慧型化採煤工作面宜採用地理信息系統（GIS），通過GIS系統實時集成顯示工作面煤層地質信息、綜采設備運行位置、人員定位信息，實時獲取工作面空間地理信息與設備運行狀態，實現工作面智慧型化管理與控制。
4.2.11 智慧型化採煤工作面應建立信息安全保障體系，實現系統安全、網路安全和套用安全。
4.2.12 智慧型化採煤工作面宜建立管控平台，實現多專業信息的高度共享
起草單位
中國煤炭科工集團有限公司、中煤科工開採研究院有限公司、國家能源集團有限公司、山東能源集團有限公司、陝西陝北礦業有限責任公司、陝西延長石油礦業有限責任公司。華能煤業有限公司、中煤科工集團常州研究院有限公司、安徽理工大學、山東科技大學、中國礦業大學（北京）、西安科技大學、遼寧工程技術大學
