機電自動化技術在煤礦掘進工作面中的應用研究

王曉林

摘要：基于中國煤礦行業的發展現狀，結合煤礦掘進工作面自動化技術的概況，重點分析了機電自動化技術在煤礦掘進工作面中的應用方式，以供參考。

關鍵詞：煤礦;機電自動化;掘進工作面;截割技術

隨著科學技術的不斷進步，煤礦開采技術也得到了長足發展，尤其是自動化技術。在煤礦掘進工作面中科學應用機電自動化技術，不僅可有效保障工作人員的生命財產安全，還可大大提升煤礦掘進工作的效率和效果。因此，本課題對機電自動化技術在煤礦掘進工作面中應用方式的研究具有現實意義。

1中國煤礦行業發展現狀

隨著科學技術的不斷進步，通訊技術、信息技術、機電自動化技術及微電子技術等一系列高科技均在煤礦行業實現了廣泛應用，大幅提升了煤礦開采工作的效率，推動了煤礦企業的進一步發展。現階段，中國煤礦行業已達到了世界領先水平，不但煤礦日產量遠超世界各國，而且煤礦裝備量也達到了千萬噸級別。但必須認識到，雖然中國煤礦行業已取得了較為突出的成績，仍存在不少問題，例如安全事故頻發、煤礦掘進工作面技術落后等，這些問題在很大程度上阻礙了煤礦行業的發展，因此，在以后的發展過程中，煤礦行業必須提高對上述問題的重視并加以妥善解決。

2煤礦掘進工作面自動化技術的概述

對于煤礦開采作業而言，掘進是一項錯綜復雜的系統作業，這是因為雖然中國煤炭資源十分豐富，但由于地質條件的復雜，煤礦掘進工作不僅危險性較高，而且作業效率低下。現階段，煤礦掘進工作的基本模式為單項掘進，應用設備包括通風除塵機、轉載機及懸臂式掘進機等，主要作業任務為開采煤、截割煤及裝載煤。當前，中國煤礦生產已步入深井作業階段，煤礦掘進工作中需應用到大量的機械設備，但這些設備對工作環境的要求都十分高，若作業環境未達到應用標準，那么設備也難以正常運行。而在煤礦掘進工作面中運用自動化技術，可有效把握掘進工作過程中的各類參數，以此來實現掘進作業的自動化運轉，進而提升煤礦掘進工作效率，大幅提高煤礦企業的經濟收益。

3機電自動化技術的具體運用

3. 1巖層探識技術。想要保證煤礦開采作業的順利進行，首先要做的就是探查和識別巖層，可以說，巖層探識的質量直接決定了煤礦生產的效率。一般情況下，巖層和煤層的識別效果取決于煤礦掘進機的截割負載能力，即掘進機的煤礦截割作業效率。當煤礦掘進機對巖層和煤層開展煤礦截割作業時，油缸的旋轉速率、截割產生的電流以及升降過程中形成的壓力都會在很大程度上影響著對巖層和煤層的識別效果。煤礦掘進機主要是通過分析同一巷道不同層面中所獲取的截割參數，以對巖層與煤層進行有效識別，在這一過程中，沿著底板進行截割，若巖石位于底板截割軌跡之上，那么就可判斷其為夾矸，該種情況下，可通過把控電磁比例閥以實現截割作業的正常進行;而若巖石位于底板截割軌跡之下，那么就可判斷其為底板，此時可應用截割頭完成預定作業，直至發現儲煤層。

3.2截割技術。在煤礦掘進作業過程中，實現傳感器技術、自動截割技術、運動把控技術以及數控加工技術的有機結合，工作人員可有效獲取截割頭的動態位置坐標、作業軌跡以及運動方向，并以此為基礎對掘進機作業進行調整。在開展巷道工作時，掘進機主要包括對心和偏心兩種作業狀態。當掘進機處于對心作業狀態時，工作人員只需按照常規的操作方式進行作業即可;若在實際的作業過程中，掘進機受到不平衡作用力的影響，那么其作業軌跡極有可能會偏離預定軌道，進而會引發振動或噪聲等一系列問題，此時工作人員便應對截割面的運動軌跡以及作業參數進行相應的調整，以保證截割頭完成預期作業任務。與此同時，為了進一步提升截割作業的精確度，工作人員可以應用DSP運動把控技術實現閉環把控。例如：若想明確截割面的具體尺寸規格，首先依據截割的作業范圍，具體來說就是以回轉臺為中心的切割球投在巷道橫截面上的圓形投影，只要確保實際的截割作業范圍在投影區域之內，即使工作位置改變，掘進機也能實現截割作業的順利完成;隨后將作業參數導入DSP設備中，以此來明確具體的循環次數和作業軌跡。

3.3環境監控技術。對于煤礦掘進作業而言，通過實時監控施工環境，工作人員便可及時獲取工作面的相關參數信息，例如掘進作業速度或者孔隙水壓等，隨后利用計算機對實際作業情況進行模擬，以為工作人員的決策工作提供有力的支持。一般情況下，工作人員借助上位機對可編程控制器的實時數據進行收集，應用組態軟件進行監控，其主要功能有收集、處理和儲存數據以及顯示參數等，上位機應用PC機，而下位機則應用PLC把控系統和現場從站，最后應用相關人機交互軟件實現對地表沉降量的觀測。

3.4自動掘錨一體化技術。以往的煤礦掘進作業中，支護環節往往采用的是一掘一支手段，具體來說就是將掘進作業與支護作業相分離，使兩者不在同一時間開展，而該種支護手段不僅大大影響了掘進作業的效率，還加重了工作人員的作業任務，安全風險也較高。而在支護環節應用自動掘錨一體化技術，則可有效提升作業效果，保障施工人員的生命安全。所謂的“自動掘錨一體化技術”，就是指在掘進機上配置錨護裝置，在不退機的基礎上實現頂幫錨索的支護作業。這一裝置主要由管路、頂 架、換向閥、升降油缸、分流集油閥以及繩索油缸等多個部件構成，應用掘進機本身的液壓系統，以實現支護油路的切換，從而達到預期的支護目的。在完成支護操作后，工作人員可利用液壓閥實現作業油路的切換，此時支護作業不會對掘進工作造成任何影響，而且切換操作十分便利可靠。

4電氣設備局部接地保護安裝和管理優化措施

4. 1選擇恰當的接地點。在礦井生產過程中，為了保證接地極安裝的有效性，必須合理確定電氣設備接地安裝的地點。相關人員可在移動變電站、中央變電所和采區變電所等配電區域合理選擇安裝地點。

4.2制作恰當的局部接地極。在確定好安裝地點之后，相關人員應當結合不同地點的特點來開展接地極的安裝工作。一般會選擇將其安裝在水溝內，同時接地極的厚度在3mm以上，面積不小于0.6mm2。

4. 3合理選擇局部接地線的材料。實際施工過程中，必須加強對局部接地線材料的重視，根據接地線所處地域和用法的不同，所選擇的局部接地線的材料等也會存在差異。一般來說，應選擇截面面積在25mm2以上的銅線作為常用的接地線。當使用的接地線材料為鍍鋅鐵線時，則截面面積要控制在50mm2以上才能滿足各項要求。

4.4規范接地極和接地線的連接形式。一般來說，接地線和接地極連接過程中主要采用焊接和螺絲連接。為了保證焊接方式可以發揮其應用的效果，在應用過程中應當加強對加固工作的重視，焊接后接地線和接地極之間的牢固性也應得到有效保證。為了進一步保證焊接的有效性，應當將焊接使用的鍍鋅螺栓的直徑控制在10 mm以上，將焊接的效果更好地發揮出來。在此基礎上，電氣設備的局部接地強度可以得到有效保障，煤礦井下作業的安全也能得到保證。

5結語

煤礦井下電氣設備的安裝和管理工作在開展過程中涉及諸多問題，相關人員必須加強對電氣設備接地工作的重視，明確不同區域的接地設備在安裝過程中存在的問題和應當采取的解決措施，推動各項工作按照計劃合理開展，保障煤礦井下作業的安全。

參考文獻：

[1]煤礦生產中機電技術管理的運用研究[J].趙陽.內蒙古煤炭經濟.2017（21）.