煤礦掘進工作面自動化技術探討

鐘輝 李同訓 李虎

摘要：能源生產事關國民經濟的持續健康發展，隨著我國經濟發展水平不斷提高，社會生產、生活需要的能源總量也在逐年增加。為了獲得充足的煤炭資源作為能源開發原料，應在煤礦開采方面有所改善。基于提高煤炭挖掘生產效率的現實需要，本文將對當前煤炭生產實際狀況展開具體分析，并在此基礎上進行煤炭掘進工作面自動化技術應用上的探討，從而實現掘進工作面自動化范圍的劃定，以及掘進工作面系統的創建。

關鍵詞：煤礦;掘進;工作面;自動化

引言

計算機和自動化技術的提升為煤炭采集高效化提供了合理途徑。根據我國當前煤炭生產狀況可以了解到，先進技術和自動化設備的廣泛應用很大程度的影響了傳統煤炭生產模式，當前煤炭生產行業整體呈現出高效化發展趨勢。事實上，在長期煤炭開采活動中，我國已經發展起了一大批擁有世界級生產能力的大型煤礦企業，這些企業在生產總量上都保持著可觀的成績，部分企業甚至已經具備加裝千萬噸露天煤礦能力。然而在實際生產過程中，這些企業都存在或多或少的問題，如果不能有效解決這些問題，提升煤炭開采效率也就無從談起。綜掘工作面發展水平低是限制煤炭生產的關鍵因素，由此產生的采掘不平衡等發展問題也不容忽視。另外，生產安全問題也應當得到合理兼顧，我國煤礦數量眾多，管理難度大，所以煤礦開采環境往往難以得到保障，而這也導致煤炭生產安全事故頻發的狀況。在這種環境下，發展自動化已經成了提高效率和生產安全的主流思想，為了自動化技術更好的適應煤炭生產需要，應當在應用方面開展更深層次的研究，對于掘進工作面自動化技術中存在的問題，要通過增強系統運行穩定性等多種手段共同實現系統優化。以求實現煤炭生產向高質、高效的方向轉化。

一、掘進工作面自動化系統概況

規模化的煤炭生產并不是簡單的過程，光從煤礦掘進包含的方面來看便可見一斑，所以在自動化技術的具體應用中，應當樹立系統意識。正如在煤巷掘進的研究中，不能將該部分與其他部分割裂開來，轉而要結合整體工作內容進行深入分析。具體可以采用的研究方法可以參照以下，將煤巷掘進作為控制對象，在進行輸出時應當參照斷面狀況調整煤巷支護，在輸入時則需要以煤壁為主要任務對象。另外，在具體操作過程中會涉及信號處理工作，這些信號具有測量、控制無法全面兼顧的特性，信號產生的環節集中于支護、割煤、運輸等方面;對于實際生產中常見的排水、通風、瓦斯等安全問題，自動化系統也應當有所兼顧。

二、關于自動化系統涉及的范圍分析

煤炭分布狀況會對煤炭開采工藝產生直接影響。多數煤礦的資源分布狀態比較復雜，并且周邊環境存在多樣性，所以在淺層開采的煤礦中，煤礦的巷道挖掘多為單巷形式。結合我國煤礦開采實際可以認識到，開采使用的機械設備以轉載機、懸臂式的掘進機以及單體錨桿鉆機為主。這些功能各異的設備分布在煤礦開采和處理的各個過程，是煤炭生產中的基本工具，也是自動化技術應用的具體對象。就目前而言，上述設備受到技術性原因的限制，還足以最大限度的提高煤炭開采效率，所以在綜掘工作面的自動化研究，還需要更加深入的進行，才能實現煤礦開采自動化系統的建設。最后還需要兼顧的便是掘進后的支護問題，對于支護方式的使用，不能單獨依賴一種支護措施，轉而應當通過多種支護方式共同構建支護安全體系。

三、自動控制系統模型

總結上文中提到的自動化系統概況和系統具體應用技術的分析，可以對系統模型整體架構產生基本認識。在自動控制模型構建中，應當優先分析支護作業和其他掘進行為中的問題，這樣才能對控制系統的建立和改善產生有效作用，實現自動化理論和生產技術的有機結合，從而最大限度的提高自動控制系統整體工作性能。各個工作環節的緊密銜接是實現系統安全和效率的基本要求，針對各項設備的操作與配合也應當進行合理思考。

四、需要解決的關鍵技術

1.運輸自動化技術

運輸隊煤礦掘進工作的重要性不言而喻，借助不斷進步的各項技術，運輸過程的自動化水平也在逐漸提高。運輸自動化不僅可以有效提高采掘效率，還可在一定程度上協助支護作業的展開。出于維護生產安全方面得考慮，煤炭巷道挖掘需要消耗大量支護材料。所以，應當通過合理方法實現運輸自動化和高效化。例如在使用運輸膠帶時，可以使用底帶運輸支護材料，以求促進運輸自動化的實現。

2.掘錨機組自動化技術

我國煤礦生產地質環境整體呈現出復雜狀態，所以煤巷掘進的風險性也相對較大。想要在這種環境下實現掘進工作面自動化，就要對掘進和支護作業的整體能力進行強化。掘錨聯合機組自動化技術是實現工藝優化的有效途徑。實現掘錨機組自動化后，掘進工作的適應性會得到顯著提升，尤其是在自動化平行作業方面。

3.錨桿支護自動化技術

大型企業采掘煤礦時，通常會選擇具備高效率的重型設備，從某種角度來說這種操作方式推動了煤礦生產行業機械化的發展，但從安全角度來看，這種生產方式存在諸多不合理之處。雖然重型設備工作產出煤炭數量巨大，但是粗糙的掘進行為會導致巷道斷面增大以及瓦斯涌出過大，從而加強安全維護的工作負擔。為了有效解決這些問題，應當注重錨桿支護自動化技術的發展與應用，以此滿足穩定巷道的生產需要。

4.掘進機自動化技術

掘進機是掘進工作面中最基礎，也是最重要的設備。實現掘進機的自動控制是相關研究方面的核心內容。當然，在掘進機實際使用中，應當根據地質類型的差異做出技術性調整，否則便會對生產效率的提高產生消極影響。

5.掘進工作面信息傳輸技術

掘進工作面控制系統的合理運行需要各設備反饋信息作為支持，為了穩定、準確的獲得設備運行信息，應當強化掘進工作面信息傳輸能力。根據煤礦生產環境的復雜性，應對信息傳輸技術的具體選擇進行調整，盡可能選擇支持PPPoE技術的網關來進行傳輸的工作，以便控制系統的有序運行。

6.安全保障監控技術

安全貫穿于生產全過程，實現煤礦掘進工作面自動化離不開安全保障的支持。在各項安全保障技術中，應當注重監控技術的應用。在生產活動中，監控技術應用的對象主要集中于設備和環境。許多煤礦采掘事故的產生都與設備故障有關，借助監控技術對設備運行數據進行實時監控，可以為工作人員的檢修提供技術支持，從而有效減少事故發生概率。在環境監控方面，應當通過加裝溫濕度監控儀器以及瓦斯濃度報警器等設備加強安全保障能力。

五、結束語

總而言之，對于煤炭挖掘工作面自動化技術的具體應用，相關單位應當從全面的角度進行分析。在對煤巷挖掘中的各個工作環節形成正確認識后，再著手于掘進工作面自動控制系統模型的設計。只有通過這種方法，才能發現并解決自動化技術實際應用中存在的各項問題。

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（作者單位：趙官鎮趙官煤礦綜掘二區）