淺談煤礦綜采工作面自動化技術

摘 要：煤礦的開采工作環境非常惡劣，運用自動化采煤技術可以降低采煤工作風險，提高工作效率，降低勞動強度。因此，探討研究自動化采煤技術有利于促進煤礦企業安全高效生產，降低生產成本。本文對煤礦綜采工作面自動化技術進行探討。

關鍵詞：煤礦;綜采工作面;自動化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.052

0 引言

我國的煤炭開采雖然經過多年的發展，依然存在很多問題，作為煤炭工作的第一線，綜采工作面的技術水平決定著采煤的工作效率。只有保證綜采工作面的安全，才能確保煤礦企業的安全生產。目前，個別礦井已經將自動化技術應用到綜采生產上，自動化技術與相關設備得到了傳播應用。

1 自動化綜采工作面的現狀

綜采工作面是煤礦生產的第一線，也是整個采煤系統中最復雜的部分，大部分的采煤設備都集中在這里，并且設備之間相互協作，共同完成采煤工作，任何設備都不能脫離其他設備單獨工作，設備與設備之間的聯系非常密切，同時這些設備的運行還要考慮其所在環境的影響，設備所處地方的地質條件也是制約采煤設備運行的一大重要因素。一個標準的綜采面需要多達200臺甚至300多臺設備共同工作，這些設備中有采煤機、刮板輸送機、液壓支架、轉載機、破碎機等等，其中的支架數量就有100多至200多架，這么多設備共同工作，要做到完美配合，實現自動化難度很大。隨著自動化技術的研究日漸成熟與采煤工藝的日趨完善，在某些地質條件允許的情況下，可以做到采煤工作的自動化。綜合目前部分自動化礦井的實驗研究以及在實現項目上技術的突破，綜采工作面的自動化技術已經日漸成熟，并且進入實用階段，隨著實驗項目的不斷運行，不斷地發現問題并且改進設備性能，產品的性能會不斷提高，標準化的設備也將會在不遠的將來出現，目前少人或無人的自動化綜采工作面已經安全穩定的運行了。

2 綜采工作面設備及自動化系統構成

（1）綜采工作面主要設備構成。1）主采機組：液壓支架設備、乳化液泵站設備、采煤設備、刮板設備;2）轉載運輸：破碎設備、皮帶輸送設備、轉載設備等。其中在工作系統中，液壓支架設備屬于工作面支護設備，支架的種類很多，各自所起的作用也各不相同，其中端頭支架主要支護端頭空間巷道圍巖，超前支架主要是對兩側巷道圍巖進行超前支護。乳化液泵站設備則是液壓支架設備的動力源，其中噴霧泵站主要是給采煤機等設備供應冷卻水和噴霧壓力水。輸送機屬于移動式設備，能夠隨著工作面自行移動，破碎機則是位于轉載機上部，把工作面運來的煤破碎到一定粒度后轉載到皮帶機上運走。

（2）綜采工作面自動化系統構成。綜采工作面的自動化系統主要包括計算機、傳感器、工況檢查、故障診斷等系統，各個設備的自動化技術有機結合，協同工作才是采煤自動化的核心。其中的重點技術有煤層與巖石分界技術、刮板推進技術、故障診斷技術等。

3 煤礦綜采工作面生產作業自動化

（1）采煤機控制。在實際生產作業中，采煤機的工作依靠儲存參數的設定進行自動運行，采煤機的自動控制主要分為牽引控制、滾筒控制。我們根據采煤機所處的實際地質狀況確定采煤機的控制方式。采煤機在第一刀割煤后，及時儲存所取得的技術參數，并于后續技術參數做對比，加以限制，禁止割煤超出儲存尺寸。

（2）綜采工作面輸送機負載控制。根據輸送機的電機工作電流的變化我們可以知道輸送機的負載變化，同樣，根據刮板鏈條的的受力大小變化我們也可以監控到這一現象，根據電機電流變化及刮板鏈條受力變化我們可以利用自動控制系統調節采煤機的速度實現落煤量的調整，同時，如果電流過大或刮板鏈條受力太大，輸送機控制系統會向采煤機發出信號，使采煤機降低速度或者停止工作。

（3）液壓支架的控制。液壓支架的自動控制原理是液壓支架通過接收采煤機的信號，確定采煤機所處位置進行推溜或移架，從而實現支架的運動功能。采煤機需要通過自身所帶的紅外線發射裝置發射紅外線信號，由液壓機上的控制裝置接收信號并且確定其位置，然后由液壓支架上的電液控制系統要求支架完成一系列動作，電液控制系統采用PM4控制器。

4 煤礦自動化綜采工作面的發展途徑

要想實現綜采工作面的自動化，我們需要著重從下面三個方面改變我們的認識：（1）建立系統概念，綜采工作面上的所有設備需要共同協作，一起完成采煤工作，所以我們要把所有設備當作一個系統機組，整個綜采工作面上的所有設備整體協同工作，其中的采煤機，輸送機等等設備只是其中的一個設備所有設備在整體測控系統的聯絡控制下形成一個有機整體，共同完成回采工作;（2）建立系統概念后，要有意識弱化局部設備的控制功能，把重心放在局部設備的執行、通信、保護功能上，局部設備不停收集大量信息：設備狀態、位置、速度、所處地質數據等，在信息回傳后控制系統進行大量運算，然后根據所處地質條件和各部分關系確定所應該進行的動作，只有這樣才能保證各個設備獨立運行、相互配合、各不干涉;（3）自動化技術運行與人工操作截然不同，在設計控制軟件時應該盡量優化程序，使各個設備能更好運行，真正的自動化運行不是以設備為主，而是以自動化控制系統為主導，這就需要我們真正的深入生產現場，了解設備的工作情況，各設備之間的配合狀況。在實際工作時由采煤工藝工程師操作采煤系統。從這個角度理解自動化綜采面應該被認為是一個具備割煤、支護、裝煤、運煤等一系列動作的大型機器，操作人員操作的不是每一臺具體的設備，而是整體的控制系統。

5 結語

總之，由于煤礦工作環境惡劣，地質條件復雜等原因，要想提高采煤技術，只有實現綜采工作面的全面自動化，而這樣才能提高煤礦企業的生產效率，降低生產成本，減少安全隱患，加快煤炭企業的發展。

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作者簡介：王飛（1987-），安徽淮北人，研究方向：綜采及綜采機電。endprint