煤礦綜采工作面自動化技術研究

王云申

（神東煤炭集團上灣煤礦，內蒙古 鄂爾多斯 017209）

煤炭作為我國能源體系中的重要組成部分，也為其行業發展帶來了很多機遇和挑戰，保證煤炭資源供給的持續性和穩定性。但在保障煤炭企業經濟效益的同時，也要關注煤炭開采的效率和質量。其中自動化技術作為一項前沿技術，在煤礦綜采工作面的應用，為煤礦行業的進一步發展創造了良好條件。因此，本文針對以上問題，探討煤礦綜采工作面自動化技術。

1 煤礦綜采工作簡述

煤炭綜采是綜合機械化采煤的簡稱，主要包括破煤、裝煤、運煤、礦井支護、采空區處理五大環節。以往工作中，以上五個環節都需要通過人工井下作業來完成，并伴隨著極高的風險，一旦發生煤礦事故，不僅會延誤采礦進度，影響企業經濟效益，嚴重情況下還會給工作人員的生命安全帶來威脅，是煤礦作業中的重點關注問題。基于此，煤礦綜采工作通過對機械化程度的提高，以及對自動化技術的應用，切實解決了這一問題，減少了煤礦事物的發生概率，具有十分重要的意義。

2 煤礦綜采工作面自動化技術概述

自動化采煤系統主要包括傳感器、計算機、自動控制器、故障診斷系統以及設備檢測系統五大方面；設備包括主采機組、運輸機組、支護設備三個方面。涉及方面廣泛、技術難度大、管理難度大。企業與人員仍需落實重點環節進行重點把控。其中，對主采機組進行細分，又可細化為采煤設備、支架設備；運輸機組細分又可分為皮帶運輸設備、轉載設備。而支護設備主要是針對圍巖和巷道進行支護，達到理想的支護效果。煤礦綜采工作面的自動化系統應用原理在于通過對傳感器、控制器、計算機等組成設備的應用實現綜采工作面的設備聯系，以及實現設備間的自動化運行，有效落實協同工作要求。而協同工作也是煤礦綜采工作面自動化技術的核心所在。

3 煤礦綜采工作面自動化技術的應用優勢

煤礦開采作業中往往伴隨著大量井下作業，且井下作業多具有風險，危險系數較高，時刻威脅人員生命安全。因此，通過對自動化技術的應用，在提高煤礦綜采作業效率和質量的同時，也能夠有效提高煤礦作業的安全性。

3.1 提高煤礦開采的機械化和自動化水平

煤礦綜采工作面的自動化技術應用，能夠有效減少人員的投入。一方面，有利于為企業減少人力成本支出；另一方面，節省的人力也能夠投入其他部門中，帶動其他部門的工作效益。同時，自動化技術應用于煤礦綜采工作面，也更有利于實現開采煤礦中的實施監控，及時發現各類問題風險，制定應急措施，相較人工巡視精準度要更高。此外，自動化技術也能夠應用于煤礦綜采工作面的控制中心，一旦煤礦開采作業中，控制中心發現了異常情況或問題情況，便可以及時叫停，對異常和問題進行定位，加速異常和問題的處理，保障后續開采作業的進行。

3.2 提高煤礦開采的安全性

煤礦開采作業中，大部分工作環節都是在地下環境中完成的，人員的安全性無法得到有效保障。并在發生事故后，直接威脅員工的生命安全以及員工家庭的今后生活。因此，在煤礦開采作業中應時刻將安全性放在第一位，時刻將員工的生命健康放在第一位。與傳統的煤礦人工開采方式相對比，自動化技術應用首先減少了人員的投入，降低了事故發生后的波及面。同時，自動化作業也要具有更好的規范性，整體失誤率較低，并在出現實際安全問題時，能夠及時做出判斷，及時停止作業，有效避免了問題的擴大，具有更高的安全性。

3.3 提高煤礦開采效率

相比傳統人工作業煤礦開采，自動化技術應用的開采效率也要更高，并且能夠保持長時間的持續作業，極大程度上減少了煤炭作業的時間成本。同時，自動化技術應用于煤礦綜采工作面也能夠對煤礦挖掘、煤礦開采、支護作業等內容進行充分協調。大多數的煤礦開采作業都是在惡劣環境下進行的，很多員工難以忍受長時間的工作，且伴有生命威脅。但自動化技術卻不會受到環境因素影響，對環境的適應性更好。此外，當煤礦開采規模不斷擴大后，溫度和壓力都會升高，且伴隨著較高的瓦斯氣體濃度，自動化技術應用同樣能夠處理這些環境，保證開采作業的持續性。

4 煤礦綜采工作面自動化技術的應用策略分析

4.1 煤礦綜采工作面自動化技術的應用影響因素

現實中，煤礦綜采工作面自動化技術應用會受到多方因素的影響，主要包括管理、資金、環境、技術四大方面。而在一些中小型煤礦企業中，資金顯然是不充足的，無法滿足自動化設備和自動化技術引進的資金條件，這便成為限制中小型煤礦企業發展的主要原因。同時，在自動化技術引進中，也需要結合煤礦自身的開采情況來進行綜合性研究，確保自動化技術應用的合理，能夠發揮出更理想的效果。但是，一些企業在技術引入后，仍延傳統模式，或是對其直接套用，從而導致自動化技術的應用無法達到預期效果。此外，對自動化技術的管理也是十分重要的，企業需要制定出完善的自動化技術管理體系和管理機制，保障技術的合理應用。最后從環境因素來看，我國國土面積大，不同地區煤礦生產情況相差較大，包括煤炭質量、煤炭類型、開采地自然條件都存在很大差異。在自動化技術應用的過程中，也要先做好勘察工作，對各類環境因素進行綜合考量，制定科學的技術應用方案。但是，一些企業往往會忽略環境因素的影響，僅僅是參照大企業的樣本來效仿其管理機制和應用方法，也在一定程度上限制了技術的發揮。

4.2 煤礦綜采工作面自動化技術的應用分析

煤礦綜采工作面自動化技術引入中，煤礦企業需對內部資金配置進行合理規劃。在面對資金不充足的問題時，可通過股權融資或債券融資的方式進行資金籌措。同時，對籌措的資金進行合理配置，減少不必要的資金浪費。同時，針對中小型煤礦企業普遍存在的資金不足問題，可通過戰略性合作，一同引入自動化設備。在技術方面，如果企業已經引入了自動化設備，便需要結合自身開采的實際情況來規劃適合的技術應用方式，并持續深化技術研究。期間，如果出現了技術應用異常問題，就要及時叫停技術應用，對異常問題展開分析，形成異常處理方案，同時詳細記錄異常信息，強化企業經驗積累。最后，在管理和環境方面，煤礦企業要不斷加強自身學習，借鑒國內外先進企業的管理經驗，并結合自身情況形成屬于自己的管理機制。

5 煤礦綜采工作面自動化技術發展趨勢

隨著我國社會經濟的不斷發展，科學技術的數量也在不斷增加，科學技術的運用在不斷嫻熟。煤炭行業的自動化技術引進與應用是煤礦行業前進的必經之路和必然趨勢，極大程度提高了煤礦作業的安全性、效率和質量。對此結合具體的技術發展趨勢，主要提出以下兩點：

5.1 無人自動化工作面采煤技術發展方向

在煤礦綜采工作面中，自動化無人工作面技術主要是對不同的領域進行綜合性利用。期間結合不同的數據流可大致將其分為工作面災害預測系統、三機工監控系統、自動控制系統、防水防塵防爆系統四個系統板塊。無人工作面作為一項十分巨大的系統性工程，充分融合了遙感技術、網路技術等多項先進技術，在其開采作業中也囊括了多項子系統。而子系統在數據流差異的導向下，仍可進行細分，包括三機工況檢測診斷系統、地質災害預測系統、自動漏洞系統。其中三機系統主要包括刮板生產機、液壓支架、采煤機。現階段綜采工作面無人工作面的核心是采煤機，作為一項十分復雜的工作，僅僅是簡單的自動化技術并不能滿足日常煤礦作業的需求。我國今后煤礦綜采自動化技術的發展方向是實現高度集成，將應用于井下作業的機械安全生產帶入一個新的層面。

5.2 采煤工藝智能化系統智能控制發展方向

針對不同地質條件，制定不同應對措施，落實因地制宜原則是我國采煤機處理能力提高、效率提高以及動態控制提高的根本要求。無人工作面作為未來煤礦行業發展的主要方向，其井下無人工作面主要是在仿真系統的基礎上，通過技術手段將實際的運行狀態創建于虛擬環境中。工作人員可借此系統進行人際交互，同時在系統的應用下，也能夠對物體進行更準確地識別，并操控物體運動，從而在不同模型和參數的動態信息交互仿真中，實現生產系統的全面優化。

6 結語

綜上所述，自動化技術在煤礦綜采工作面的應用具有十分良好的發展前景，且具有其他技術所不具備的明顯優勢。但在實際綜采工作中，仍需要企業落實好重點問題把控，加速完善問題解決措施，并對主要影響因素進行分析和研究，實現自動化技術在煤礦綜采工作面的高質量應用發展，切實提高我國煤礦行業的自動化水平與機械化水平，不斷降低成本，提高效益。