機(jī)電自動化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)工作面中的應(yīng)用

蘇龍

中煤集團(tuán)晉城能源有限公司 山西晉城 048200

1 我國煤礦發(fā)展現(xiàn)狀

煤炭作為一種常見的能源，是人們?nèi)粘Ｉ钪械某Ｓ媚茉矗彩俏覈环N重要的能源之一。煤炭資源的開采是我國一項(xiàng)重要的產(chǎn)業(yè)，在我國經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)中占有重要比重[1]。隨著科技的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也得到不斷更新，越來越多的技術(shù)被應(yīng)用于煤炭開采中，比如電子通信技術(shù)，這是大家都知道的一種技術(shù)，這些技術(shù)的運(yùn)用讓煤炭生產(chǎn)變得更加高效，為煤炭生產(chǎn)帶來了極大的便利，推動了煤炭行業(yè)的發(fā)展，讓煤炭行業(yè)在可持續(xù)發(fā)展道路上越走越好。我國的一些產(chǎn)煤大省，如山西、內(nèi)蒙古等，這些省份的采煤量是非常大的，在國內(nèi)煤炭生產(chǎn)中占很重要的一部分，煤礦質(zhì)量在世界上也有一定的地位。在煤炭開采中，自動化技術(shù)的應(yīng)用使開采效率得到很大的提高，使我國煤炭生產(chǎn)水平接近世界水平。雖然我國煤炭生產(chǎn)在一定程度上取得了不錯的成績，但是回歸到現(xiàn)實(shí)中，我國煤炭行業(yè)在一些方面仍舊和其他國家存在一些差距，其中煤炭掘進(jìn)工作面是目前工作的最大限制因素，嚴(yán)重拖慢了煤炭發(fā)展的腳步，讓煤炭發(fā)展無法與時代發(fā)展步伐相匹配。因此自動化技術(shù)的研究成了當(dāng)前煤炭發(fā)展的重點(diǎn)。

2 煤礦掘進(jìn)工作面自動化技術(shù)的概述

對于煤礦開采作業(yè)而言，掘進(jìn)是一項(xiàng)錯綜復(fù)雜的系統(tǒng)作業(yè)，這是因?yàn)殡m然中國煤炭資源十分豐富，但由于地質(zhì)條件的復(fù)雜，煤礦掘進(jìn)工作不僅危險(xiǎn)性較高，而且作業(yè)效率低下。現(xiàn)階段，煤礦掘進(jìn)工作的基本模式為單項(xiàng)掘進(jìn)，應(yīng)用設(shè)備包括通風(fēng)除塵機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)及懸臂式掘進(jìn)機(jī)等，主要作業(yè)任務(wù)為開采煤、截割煤及裝載煤。當(dāng)前，中國煤礦生產(chǎn)已步人深井作業(yè)階段，煤礦掘進(jìn)工作中需應(yīng)用到大量的機(jī)械設(shè)備，但這些設(shè)備對工作環(huán)境的要求都十分高，若作業(yè)環(huán)境未達(dá)到應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，那么設(shè)備也難以正常運(yùn)行。而在煤礦掘進(jìn)工作面中運(yùn)用自動化技術(shù)，可有效把握掘進(jìn)工作過程中的各類參數(shù)，以此來實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)作業(yè)的自動化運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而提升煤礦掘進(jìn)工作效率，大幅提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。基于上述對自動化技術(shù)的深入分析可知，當(dāng)前煤礦掘進(jìn)工作面自動化系統(tǒng)需解決以下幾個問題：①保證掘進(jìn)和防護(hù)作業(yè)的平行化和自動化，即實(shí)現(xiàn)兩者的同步作業(yè)；②保證材料與原煤運(yùn)輸?shù)耐阶詣踊M(jìn)行；③保證安全體系的自動化運(yùn)行，只有從真正意義上解決這些問題，才能確保自動化系統(tǒng)充分發(fā)揮積極的作用。而解決上述問題最行之有效的措施就是構(gòu)建自動化系統(tǒng)模型，以此來保證各項(xiàng)自動化程序的高效配合與協(xié)作，從而保障自動化系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，在這過程中，也必須實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)技術(shù)的持續(xù)變革，以進(jìn)一步提升系統(tǒng)的整體性能[2]。

3 機(jī)電自動化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)工作中的應(yīng)用

3.1 自動排水、探水技術(shù)

在煤礦掘進(jìn)工作中，透水事故危害嚴(yán)重，屬于重大惡性事故，在開展煤礦掘進(jìn)工作的過程中，溶洞、裂隙、斷層等均有可能導(dǎo)致涌水現(xiàn)象，因此，在正式開展工作之前，相關(guān)工作人員須強(qiáng)化對可疑突水地段進(jìn)行監(jiān)測，之后開展一段距離的掘進(jìn)工作，再進(jìn)行探測，整個施工過程雖然會對生產(chǎn)效率產(chǎn)生一定影響，但對于掘進(jìn)安全性的提高卻很有幫助。實(shí)踐過程中，可將激光追蹤儀器安裝在掘進(jìn)機(jī)設(shè)備上，同時選擇合適的距離對3D傳感器進(jìn)行安裝，將PLC控制系統(tǒng)設(shè)置在控制柜中。結(jié)合掘進(jìn)距離和探水深度，每次掘進(jìn)到預(yù)定的距離之后，需要停止作業(yè)，之后再對掘進(jìn)程序進(jìn)行重啟，從而真正實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)管。自動排水技術(shù)，其一般是由水泵、低壓防爆開關(guān)電機(jī)、液壓控制器等共同構(gòu)成，屬于一種先進(jìn)的排水系統(tǒng)，實(shí)踐過程中，通過保護(hù)動作和緊急情況手動操作功能的設(shè)置，能夠有效避免排干水后設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行，而對水泵產(chǎn)生損壞和影響[3]。

3.2 通風(fēng)監(jiān)察技術(shù)

對于煤礦掘進(jìn)工作面而言，通風(fēng)狀況在很大程度上決定了施工的安全系數(shù)。為了讓工作人員在地面上就能實(shí)時把握各大工作面的通風(fēng)實(shí)況，即對其進(jìn)行實(shí)時把控，便需借助自動化控制技術(shù)。當(dāng)前，自動化控制模式多樣，例如監(jiān)察系統(tǒng)主要由地面控制中心、自動化通風(fēng)控制子站和終端設(shè)備三大部分組成，監(jiān)察系統(tǒng)的核心部分就是地面控制中心，其主要負(fù)責(zé)分析和處理各個工作面通風(fēng)設(shè)施上傳的監(jiān)察數(shù)據(jù)，并實(shí)時顯示各大工作面的總體風(fēng)量、流動速度及瓦斯?jié)舛鹊葦?shù)據(jù)信息。自動化通風(fēng)控制子站主要由PLC控制儀、光纖交換器及隔爆光端機(jī)等設(shè)備構(gòu)成，其主要負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)、傳輸信息及把控通風(fēng)設(shè)備，而終端設(shè)備的主要功能為收集各大工作面的實(shí)時流動風(fēng)量、流動速度、整體溫度、瓦斯?jié)舛纫约巴L(fēng)設(shè)備的電流電壓等多種數(shù)據(jù)信息，并依據(jù)自動化通風(fēng)控制子站的相關(guān)指令對通風(fēng)設(shè)備及電機(jī)進(jìn)行把控。

4 機(jī)電自動化掘進(jìn)技術(shù)的質(zhì)量監(jiān)控

在大多數(shù)情況下，煤炭的掘進(jìn)會受到地質(zhì)因素的影響，地質(zhì)結(jié)構(gòu)不利于開采的話就會為煤炭開采帶來很大的挑戰(zhàn)，工作效率也會有所下降，此時可以使用擱錨機(jī)組自動化技術(shù)，推進(jìn)掘進(jìn)工作的進(jìn)一步進(jìn)展，割煤的效率也會有所提高，當(dāng)然還可以當(dāng)作支護(hù)，保證工作人員的安全。煤巷中運(yùn)輸技術(shù)的自動化也可以讓運(yùn)輸更加方便，運(yùn)輸膠帶的運(yùn)用可以使運(yùn)輸支護(hù)材料更加方便。同時，煤巷也需要有完善的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時對煤巷環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，了解煤巷的具體情況，有利于掘進(jìn)工作的進(jìn)行。工作人員可以依據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)反映出來的煤巷情況做出合理的判斷，如果有危險(xiǎn)可以及時中斷，減少不必要的損害。

5 結(jié)語

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，也為機(jī)電一體化技術(shù)及其相關(guān)設(shè)備，在煤礦生產(chǎn)過程中的廣泛應(yīng)用提供了便利條件。機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)工作中的實(shí)踐應(yīng)用，不僅大幅度提高了工作質(zhì)量和效率，同時也為工作安全性和可靠性提供了良好保障，對于我國煤礦事業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展很有幫助。