淺談煤礦掘進工作面自動化技術

李明亮

摘 要：隨著我國社會的不斷發(fā)展，工業(yè)生產和居民生活所需的能源總量也在逐年增加，煤炭作為重要基礎能源，不僅關系著國民經濟的持續(xù)健康發(fā)展，而且影響人們的生產生活。基于提高煤礦生產效率的現(xiàn)實需要，機電自動化技術應運而生，通過該技術在煤礦掘進工作中的實際應用，不但能夠使工作效率大幅提升，而且能夠使現(xiàn)場安全性切實提高，從而保障煤礦掘進工作面整體穩(wěn)定性，滿足煤礦資源開采要求。本文簡要介紹了煤礦掘進工作面自動化現(xiàn)狀，重點分析了煤礦掘進工作面的自動化系統(tǒng)的構建以及自動化技術的應用，以期能為有關方面需要提供借鑒和參考。

關鍵詞：煤礦企業(yè);掘進工作面;自動化技術

在我國煤炭的掘進開采過程中，由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣、管理難度大、地質災害多，因此造成煤炭生產安全事故頻發(fā)的狀況，對井下礦工的人身安全造成一定危害。自動化技術是在原有生產設備的基礎上，融合了計算機技術、電子學、液壓氣壓技術、自動控制等，能夠更好的適應煤炭生產需要，推動了煤礦企業(yè)從粗放式生產向高質高效生產的方向轉化，促進我國煤炭開采行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 煤礦掘進工作面自動化現(xiàn)狀

近年來，日新月異的計算機技術不僅深入到了各行各業(yè)，而且融入到了人們的生產和生活中，成為引領時代發(fā)展的重要技術。煤炭作為傳統(tǒng)的基礎能源，在實際生產中其粗放的生產方式和落后的管理水平阻礙了煤礦企業(yè)的高質量發(fā)展。將計算機技術應用于煤礦企業(yè)中，能夠使井下生產與經營管理逐漸實現(xiàn)自動化和信息化。不同的煤炭生產模式，掘進工作內容也各不相同，其屬于一項系統(tǒng)性、復雜性、綜合性的工程。掘進工作面所涉及的內容不僅包括材料運輸和現(xiàn)場監(jiān)控，而且包括通風排水和人員定位，同時還包括供電管理和機械操作，任何一個環(huán)節(jié)都存在各種各樣的安全隱患。將自動化技術應用到煤礦掘進工作中，能夠提高工作的精確度，降低職工的勞動強度，使掘進工作時刻處于安全、穩(wěn)定狀態(tài)，從而大幅度提高工作效率，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經濟效益。但是目前在大部分老礦井中，由于大采深、高水壓以及煤層薄等特點，在復雜環(huán)境下很難實現(xiàn)工作面的自動化掘進開采，工作的基本模式為單項掘進，所使用的設備也只是通風除塵機、轉載機及懸臂式掘進機等，通過人工操作的方式進行現(xiàn)場作業(yè)，具有較低的工作效率，也使煤炭企業(yè)的發(fā)展無法與時代發(fā)展步伐相匹配，自動化技術的應用已成為煤礦企業(yè)高質量發(fā)展的必然趨勢。

2 煤礦掘進工作面自動化系統(tǒng)的構建

1）現(xiàn)場遠程監(jiān)控技術。在生產過程中，可以通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)將現(xiàn)場工作情況及時準確的傳送給生產調度人員，使其能夠掌握各種工作面信息。另外，安全檢測作為重要的一項任務，能夠實時監(jiān)控掘進工作面的粉塵、煤塵、瓦斯及掘進工作帶來的震動等信息，確保掘進工作的安全性。在自動化監(jiān)測過程中，相關數據的采集需要借助上位機來完成，而整個工作面的全景動態(tài)畫面則需要通過組態(tài)軟件智能拼接所有相機采集的視頻圖像，上位機以PC機為主，下位機PLC控制系統(tǒng)和現(xiàn)場從站系統(tǒng)為主，系統(tǒng)監(jiān)測設備的具體功能包括數據處理、參數顯示、屏幕顯示、數據存儲等，詳細準確的數據能夠使管理人員為現(xiàn)場生產提供科學合理的決策。

2）掘進機自動化技術。現(xiàn)場環(huán)境、設備狀態(tài)、氣候條件等因素都會對煤礦掘進工作產生直接影響，因此需要借助自動化技術在復雜的環(huán)境中開展掘進工作。掘進機作為煤巷掘進過程中不可缺少的機械設備，承擔為開拓煤巷的重任，從而確保采煤運輸正常進行。掘進機的自動控制主要是通過電子、液壓、機械等技術的融合，使掘進機實現(xiàn)自動化運行，其中包括自主定位、自動糾偏、自動截割等功能，控制掘進工作有序展開。掘進機的自動化運行僅需要人員進行簡單的遠程操作控制，極大的提高了現(xiàn)場安全性和挖掘煤巷的工作效率。

3）自動截割技術。掘進機在作業(yè)過程中，自動截割技術融合了運動控制技術、傳感器技術以及數控加工技術，能夠對截割軌跡、位置坐標和現(xiàn)場工況進行實時獲取，通過對現(xiàn)場數據信息的分析對掘進機作業(yè)進行合理調整。如果掘進機在作業(yè)時受到不平衡傾覆力的作用，切割位置會出現(xiàn)不同程度的偏離，此時需要對截割面的參數和軌跡進行合理設置，確保截割頭按照作業(yè)預設的要求進行作業(yè)。與此同時，想要使作業(yè)的精準度得到提高，需要按照DSP運動控制器進行閉環(huán)控制。

4）運輸自動化技術。在煤巷掘進工作中，需要向外運輸產出的廢料和土石，從而確保煤巷暢通，便于進一步開拓和挖掘。隨著礦井生產條件的不斷改善，皮帶集中控制系統(tǒng)已經在煤礦掘進工作中得到應用，為煤礦掘進過程中物料的有效運輸提供了保障。而隨著工作量進一步加大，可以將新技術運用到皮帶集中控制系統(tǒng)中，對運輸膠帶進行設計加工，使用底帶運輸施工材料，保障生產運作正常進行。

5）巖層識別技術。在掘進工作面自動化生產中，巖層識別技術也至關重要，巖層的識別直接影響煤礦開采的效率，而采煤掘進機截割負荷大小的差異直接影響煤層和巖層硬度識別能力，主要體現(xiàn)在掘進機截割作業(yè)的運行速度上。在掘進機截割煤層和巖層時，煤層和巖層的識別受升降壓力、油缸旋轉以及截割電流的變化影響，在掘進機截割時會根據巖、煤層的參數來識別頂板和底板。巖層識別技術能夠明確巖層的厚度和硬度，以此選取精準有效的掘進切割方式，從而避免各類問題出現(xiàn)在掘進作業(yè)過程中。

3 自動化技術在煤礦掘進工作中的應用

1）自動化技術在錨桿保護工作方面的應用。瓦斯泄露風險在煤礦掘進工作中是不可避免的，瓦斯泄漏后如果得不到及時有效的處理，一旦達到爆炸條件，將會造成嚴重的安全生產事故，威脅礦工的生命安全。所以，在煤礦掘進工作加強煤巷的穩(wěn)固性能意義重大。在煤礦生產中，錨桿支護的精細自動化技術不僅能夠提高工作效率，而且能夠保障安全生產。自動化技術主要通過據錨桿進行信息采集，將獲得的數據進行反饋，參考合理數據，適當調整掘進機的工作參數，使掘進機在滿足生產需要的基礎上，最大限度的降低生產成本，提高經濟效益。

2）自動化技術在掘錨系統(tǒng)工作中的應用。地質條件和地質特征的復雜多變常存在于掘進工作中，使掘進工作面存在眾多不可預測的安全風險。所以，加強自動化技術的應用能夠減少掘進工作面的作業(yè)人員，降低安全風險，提高工作效率。與此同時，自動化技術還能夠使煤巷養(yǎng)護水平和安全監(jiān)測能力大幅提高，有利于技術人員對煤巷的承壓能力和整體結構的分析，從而確保煤巷堅固穩(wěn)定。自動化技術在掘錨系統(tǒng)工作中的應用不僅能夠提高礦井錨固效果，還能夠縮短煤礦井下掘進工作周期，嚴防外在因素對煤礦井下掘進工作實施效果產生影響。

3）自動化技術在信息傳遞工作中的應用。地質條件多變、復雜、難以預測的情況經常出現(xiàn)在煤礦掘進工程中，現(xiàn)場管理人員需要實時監(jiān)控和判斷掘進工作的情況，但受距離和空間的影響導致信息傳遞效率較低，很多信息和參數會出現(xiàn)失真、遺漏等問題，直接影響掘進方向和作業(yè)進度。將自動化技術應用到信息傳遞工作中，能夠提高傳遞效率，強化信息傳輸技術與掘進機裝置之間的契合度，滿足掘進工作面自動化作業(yè)要求。

4 結束語

綜上所述，隨著科學技術的不斷進步，自動化技術在煤礦企業(yè)中的應用越來越廣泛。在井下掘進工作中通過自動化技術的應用能夠大幅提高工作效率，保證作業(yè)的安全性，提高設備的質量和靈敏性，真正實現(xiàn)減人提效，促進煤礦的安全高效發(fā)展。

參考文獻

[1]劉丹彤.煤礦自動化發(fā)展現(xiàn)狀及應對策略分析[J].企業(yè)改革與管理，2014（20）：137.

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