機電自動化技術在煤礦掘進工作面中的運用

翟國喜 鄭旭東

摘要：時代的快速發展及科技的不斷進步推動了國民經濟的發展，在這一過程中，煤炭能源起著不可忽視的作用?，F階段我國煤礦掘進較以前有了很大的提高，無論是技術還是設備均有明顯提高，但自動化方面卻存在一定的不足，因此降低了煤礦掘進工作效率及工作質量。以此為背景，機電自動化技術順勢而生，將機電自動化技術應用于煤礦掘進工作中，既能提高生產效率，還能保障煤礦生產的安全性，對煤礦企業長期可持續發展有著重要的推動作用。

關鍵詞：機電自動化技術;煤礦掘進;工作面

隨著學科技術的發展，各種機電自動化技術不斷被應用于煤礦生產行業中，有效的提高了采煤質量及工作效率，同時更好的確保了采煤工作人員的安全性。煤礦掘進工作面是一項非常重要的作業環節，掘進工作面的技術水平直接影響著煤礦的安全和效率。為了確保人們對煤炭的需求量，煤礦開采不得不進入深井作業階段。而深井采煤作業難度大，環境復雜，必須通過機電設備實現開采，這就勢必會使用到機電技術，然而我國部分煤礦企業機電設備滯后，未能得到升級和更新，生產效率較低，嚴重的會埋下一系列的安全隱患。

1、我國煤礦開采發展現狀

煤炭是生活中的常見能源，也是我國的重要能源。在我國煤炭資源開采是一項重要的產業，也可以說是國民產業。科技隨著經濟的發展越發先進，越來越多的技術被應用于煤炭開采中，例如電子通信技術，該技術的運用提高了煤炭的生產效率，促進了煤炭行業的發展。我國是煤炭大國，一些煤炭大省的采煤量十分巨大，煤炭質量在世界上也占有一定地位。在煤炭開采中，自動化技術的應用使我國煤炭生產水平逐漸接近世界水平。然而回到現實中，我國煤炭行業在某些方面與其他國家依然存在差異，煤炭掘進工作面是現階段的最大限制因素，阻礙了煤炭行業的發展，因此自動化技術的研究成為當前煤炭發展的重點內容。

2、煤礦掘進工作面自動化系統

2.1概念

現階段我國煤礦開采已發展到深井作業，在工作中使用了大量的生產設備，而這些設備的操作對環境的要求較高，如環境未達標，就會影響設備的正常運行。機電自動化技術的應用，可以準確的測量出各項工作數據，進而形成掘進自動運轉。掘進面是一項極為復雜的系統工程，要想全面實現自動化生產，就要將煤巷掘進當成一個控制對象，它的輸出是以斷面的需求成形的原煤和煤巷為依據的，將煤壁當成一個控制目標。

2.2應用范圍

我國的煤礦資源豐富且地質條件各不相同，煤層最淺不足一米，最深十幾米，而煤礦掘進主要使用的是單巷掘進模式。煤礦的巷道是以單巷進尺應用技術，我國當前使用的是綜合機器，例如：懸臂式掘進機、通風除塵機、轉載機等。懸臂式掘進機是重要配備機器，主要共走內容是掘進作業面實施采煤，割煤，裝煤，因此要想促進掘進工作面的智能化發展，必須對掘進工作面實施智能化探究，并以懸臂式掘進機為主。

3、機電自動化技術在煤礦掘進工作面中的應用

煤炭掘進工作面自動化系統主要包含安全生產、高效生產兩個主要內容。安全生產是利用掘進工作面自動化技術解決工作時出現的震動、瓦斯、通風、粉塵等問題。而高效生產則是通過掘錨機組的運輸自動化和集成系統等問題。

3.1巖層識別技術

巖層識別技術的高低直接影響著煤礦開采的效率，掘進機截割負荷大小的不同則直接影響了煤層和巖層的識別能力，體現在掘進機截割作業的速度。掘進機對煤層和巖層開展截割時，截割電流、升降壓力、油缸旋轉等因素的變化也會對煤層的識別造成影響，掘進機識別煤層主要通過判斷同一巷道截割的不同參數完成的，在掘進機截割中，頂板、底板也會依據巖層和煤層的參數進行識別。例如：當掘進機截割底板時，若在底板以上形成截割軌跡，當其遇到巖石后便可判斷為夾矸，這時工作人員需調節電磁比例閥繼續開展截割。如果截割底板下面遇到巖石則判斷為底板，便可通過天宮截割頭開展作業，直到發現煤層。

3.2通風監察技術

通風狀況對煤礦掘進工作面施工的安全系數有著一定的影響作用。為了確保工作人員在地面便可實時掌握各個工作面的通風情況，對其開展實時監控就必須依靠自動化控制技術。而現階段自動化控制模式紛繁多樣，自動化通風控制子站，終端設備，地面控制中心則是檢查系統的三大構成部分，地面控制中心則是監察系統的核心，主要負責分析處理各個共走面上傳的實時數據，同時顯示出不同工作面的風速、風量、瓦斯濃度等信息。自動化通風控制子站則由光纖交換器、隔爆光端機、PLC控制儀等設備組成，負責采集數據、傳遞數據;而終端設備的主要功能是收集各個工作面的相關數據，同時以通風控制子站的指令為依據把控通風設備及電機。

3.3自動監控技術

煤礦生產危險性較高，一不小心就可能誘發安全事故，因此必須全面監控采煤作業的具體情況，以便發現安全隱患后能夠及時處理。要想提高監控水平，就要使用先進的自動監控技術?，F階段，我國部分煤礦井深度在500-1000米，均屬于深井作業，所面臨的工作環境更為復雜，這就需要對生產實際情況實施實時監控。當下常用的監控技術較多，例如電網監控系統、定位跟蹤技術、安全監控系統、工業電視、井下通信系統等。一般是通過組態軟件實現自動監控的，主要功能是存儲、整理、顯示采煤數據。利用先進的自動監控技術，能夠隨時掌握煤礦掘進工作面的實際情況，比如空隙水壓力、跟蹤監控掘進速度等。此外，監控系統得到所需數據后，會在第一時間將數據傳到礦井信息控制中心，以便工作人員做出正確的決策。一旦發現工作環境不適合再作業就要立刻停止作業，工作人員要立即撤離現場，避免發生安全事故。

3.4自動截割技術

采煤掘進設備在工作中，應用自動切割技術及數控技術，配合外部傳感器和遠程操控系統，能夠有效提高整個掘進工作面的煤炭資源開采效率及安全性。以設備運行軌跡及導航工作系統為依據，對數據信息加以分析和調整，掘進設備在巷道內工作時，掘進機必須嚴格按照操作流程和規范執行，如掘進工作的平衡性受到了影響，就會使掘進機在工作中偏離正常軌道，造成較大的噪音及不良振動問題，當出現這個問題后，工作人員就要以切割參數及運行軌跡為依據進行檢測，確保掘進工作設備的切割頭依照工作要求來工作，進而提高煤炭開采的工作效率。

3.5自動運輸技術

煤礦行業的發展使得井下作業運輸越來越重要，巷道維護的工作量也明顯增加，因此實施運輸自動化十分必要。掘進工作面的運輸自動化技術就是利用控制室對輸送機實施集中控制，控制器對帶式輸送機電機開關、除塵風機開關、掘進機狀況等機械連鎖控制。設備采集終端對輸送機機尾、電機電流、速度、溫度、堆煤等數據信息，一旦設備發生故障，控制器就會自動撥通緊急電話，叫急叫停，最終實現運輸自動化。

結束語

總之隨著計算機技術的不斷發展，機電自動化技術及相關設備在煤礦生產中提供了便利條件。機電一體化技術在煤礦掘進工作中的實踐不僅提高了工作效率和質量，也使人員的人身安全得到了保障，促進我國煤礦事業的長期穩定發展。

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（作者單位：焦作煤業（集團）新鄉能源有限公司）