采礦工藝技術在自動化綜采工作面的應用分析

賈曉宇

（華電煤業集團 山西錦興能源有限公司，山西 呂梁 033600）

我國在進行礦產資源開采過程中，隨著礦井深度以及工作面的加深和擴大，許多影響采礦作業的問題不斷出現，如工作面生產條件差、多種安全隱患等，都會限制采礦作業的高質量安全的進行。為解決采礦出現的問題，優化采礦工作面的作業條件，自動化綜采工作面技術正在積極的應用，該技術既能提升采礦工作的質量效率，還能降低采礦工作面的作業難度，從而推動我國采礦工藝技術的發展[1]。

1 自動化開采技術現狀及存在的問題

目前，我國采礦工藝具有較高的自動化機械水平，并且在采礦作業中，采用機械化開采方式占整體71.58%。盡管我國采礦機械化程度相對較高，但是仍然要面對許多在開采過程出現的問題，主要出現的問題包括以下幾點：第一，在開采中使用的攝像系統，其分辨率較低，未能有效觀測所要開采區域的礦產分布情況。第二，進行機械化采礦時，采用的機械設備進行礦產切割時，會產生極大的振動，此時會破壞機械設備的穩定性。第三，采礦使用的機械設備，構建起的采礦系統缺乏穩定性，尤其是通信系統的問題，導致機械設備在運行時，由于通信不及時，導致機械操作缺乏穩定性。第四，采礦企業未能對機械設備進行維修和檢查，許多有質量問題的設備仍然在進行采礦作業。

2 綜采工作面自動化系統的相關簡述

構建自動化系統，需要在自動化技術以及綜合機械化采礦設備的基礎上，對采礦過程中所要進行的工作進行自動化操作。借助自動化技術以及綜合機械化采礦設備，建立起的綜采工作面系統，既能提升采礦的安全系數、質量以及效率，還能有效降低存在的安全風險。綜采工作面自動化系統，是由多個采礦設備以及自動化技術組成，設備包括采礦機組以及運載機組。進入到采礦環節，采礦機組由采煤機、刮板機、液壓支架以及乳化液泵站組成，礦產都需要經過上述設備完成開采工作。在運載機組中，主要由轉載機、破碎機、超前支護支架等設備組成。

構建綜采工作面自動化系統，需要發揮以下幾點優勢，保證采礦工作安全高效的進行：第一，在綜采自動化系統的核心，框架主要以焊接結構形式，這樣可以提升框架的穩定性和強度，避免在采礦時受到不同壓力以及惡劣條件的影響，出現采礦安全事故。第二，綜采自動化系統，可以在面對不同開采條件時進行變換，以便更好的進行開采工作。第三，綜采自動化系統具有較高的精準控制能力，并且可以快速安全穩定的完成采礦工作。

3 采礦層開采關鍵技術

（1）支撐技術。在以往的采礦作業過程中，四連桿液壓支架是常見的支撐技術，盡管該技術可以發揮良好的支撐作用，但是自身具有加大的重量，在許多采礦作業中無法發揮支撐作用，如在薄礦層開采作業中。為在更多的采礦作業面中提升四連桿液壓支架的支撐性能，對傳統的四連桿液壓支架進行改進，在支撐油缸的兩端，通過與頂梁和底座進行鉸鏈連接，組成新的結構，該結構可以借助油缸控制頂梁，以此提升頂梁的支撐能力，從而產生良好的支撐效果。改進后的支撐結構，需要在結構上安裝紅外接收裝置，操作人員通過控制紅外線發射器，才能對四連桿液壓支架的位置、支撐性能進行控制。由于在采礦作業中會遇到各種負復雜的自然條件，需要在支撐結構內配置傳輸裝置，并通過輔助攝像頭完成支撐結構的操作[2]。

（2）電控自動化技術。在不同類型的礦區進行采礦作業時，由于開采空間較小等原因，需要將較大的開采設備進行重新安裝，使電源箱耦合器等開采設備，經過重新安裝后可以進行采礦作業。根據采礦作業要求，對采礦設備進行調試，使設備的穩定性和可靠性滿足要求后，可以使電控自動化技術發揮出應有的作用，既能將采礦使用到的設備進行集中控制，還能保證采礦過程中及時解決遇到的問題。

（3）綜采技術。在許多礦產開采作業中，面對不同類型的礦產，對使用的綜采技術都應進行調整。例如，在薄礦層開采過程中，由于轉機滾筒的橫截面積，都需要較寬的寬度和長度，在開采一段時間后，需要在所開采區域建立支撐結構，并隨著開采范圍的擴大，擴建支撐結構。另外，在進行不斷的開采作業時，開采設備在移動過程中，都應受到支護結構的保護，支護結構應不斷的移動，才能保證開采設備不會受到破壞。但是，由于開采空間較小，一旦采礦設備出現問題，需要進行待機維修時，應通過電液系統對設備進行自動化控制，避免設備在作業環境中受到破壞。在完成采礦作業后，需要將采礦設備運至空采集區，等待下一步的采礦作業安排。

（4）采礦機自動化技術。在不同空間的采礦區域內，所使用的采礦機應進行適當的調整，如需要在狹小的空間內使用采礦設備，該設備的尺寸應進入到狹小空間內，但是應注意的是，使用小型的機械設備開采時，不能采用斜切進刀的方式進行采礦。

采礦使用的設備，加快自動化技術的應用，可以使采礦設備具有良好的控制系統以及通信系統，從而優化傳統采礦設備低機械化、低效率通信等弊端。在自動化采礦技術發展過程中，通過雙向通信建立起的控制系統，操作人員為采礦設備設定精準的控制數據后，采礦設備會自行控制完成采礦工作。尤其是借助轉子轉速計算技術，可以掌握設備的牽引速度以及控制精度，以便設備在開采時可以進行自動化生產。

對傳統的采礦設備進行自動化技術優化和改進，既能提升采礦設備的生產質量和效率，還能有效控制采礦成本。但是，加強采礦設備的載波信號、輸送信號以及監控中心的連接和管理，加快采礦設備集中化控制建設，以便工作人員可以簡單快速的完成采礦設備的操作。

4 綜采工作面自動化采礦工藝技術的應用

（1）采礦機自動化控制技術。為提升采礦的生產效率和質量，使用自動化采礦設備，工作人員為設備設定精準的參數，設備會按照參數的指示進行自動化生產。在采礦機中，牽引控制以及滾筒高度是重要的自動化技術組成部分，進入到采礦的生產環節，采礦機會結合綜采工作面的實際條件，制定不同的開采方案。首先，應選擇適合采礦設備型號的刀具，并將刀具的切割參數存儲到自動化控制系統，以便設備在采礦時，可以根據參數控制采礦進刀量，以此獲得相應的開采量。在進行不斷的開采過程中，按照生產要求控制進刀量，即可完成相應的采礦任務。其次，記憶采礦技術作為采礦自動化控制技術重要的組成部分，工作人員對機械設備進行操作，將采礦各項記憶數據輸入到控制系統中，采礦設備進行采礦作業時，會按照記憶數據的指示完成開采工作，即便在開采中遇到問題，也能按照記憶數據做出相應的調整，以此在綜采工作面中提高生產質量和效率。

我國現有的采礦自動化控制技術，主要以交流電為主要方式牽引采礦機，并且在不斷應用中，交流電牽引采礦機技術發展較快，已經成為綜采工作面應用最為廣泛的自動化控制技術。

（2）輸送機負載控制。對綜采工作面實際工作情況進行監控，都需要通過輸送機負載控制系統完成的。在實際工作電流需要的數據、刮板鏈條受力等參數指導下，輸送機負載控制會對采礦機的采礦速度進行控制，以便獲得良好的采礦質量和效率。

在綜采中使用到的輸送機，由于工作中受到大電流或者超負荷刮板鏈條的作用，輸送機會借助自動控制技術，對受到的不良影響進行調整，一般會對產生的數據進行采集和分析，并將分析出的結果發送至采礦設備，采礦設備會按照自動化控制技術進行相應的變換，如降低采礦速度等，避免破壞綜采工作面的安全性和穩定性。輸送機負載控制的方式，已經發展成調速型液力耦合器控制方式，極大的提升傳統雙速電動起動方式的運行效率。

（3）液壓支架自動化控制技術。電液控制系統是液壓支架自動化控制技術重要的組成部分，主要由PM4作為主要控制器，在綜采工作面進行采礦作業時，采煤機的運行狀態是受到液壓支架系統控制，并且根據采礦機的運行方式以及所在的采礦區域，都會按照液壓支架系統的指令進行采礦生產。液壓支架自動化控制技術，需要在采礦設備上配置紅外接收器，通過發出的紅外線確定采礦設備的位置。為提升液壓支架自動化控制技術的優勢，應加大采礦通用自動化機械元器件的研究和開發，并加強采礦自動化傳感器的精度和可靠性管理，最終實現采礦設備多維化、數字化以及集成化的發展目標。

5 結語

綜上所述，自動化綜采工作面應用在采礦工藝技術中，既能提升采礦的質量和效率，還能有效控制采礦的成本，并且在面對復雜多變的綜采工作面條件時，借助自動化技術可以快速完成采礦任務，進而加快采礦行業朝向自動化控制技術方向發展，并為我國的采礦行業奠定堅實的基礎。