煤礦井下自動化綜采工藝的應用研究

王國富

[摘? ? 要]隨著我國社會經濟的快速發展，對煤炭資源的需求量持續增加，傳統的井下綜采技術以及模式已無法滿足于社會發展的需求。煤炭生產企業開始利用先進的工藝技術來實現井下綜采作業整體效率的提升、降低綜采作業人員工作量與難度等的目的。而在自動化與智能化技術快速發展的背景下，煤礦井下自動化綜采工藝受到了廣泛的關注。

[關鍵詞]煤礦;井下;自動化;綜采工藝

[中圖分類號]TD823.97 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）05–000–02

Research on Application of Automatic Fully-mechanized

Mining Technology in Underground Coal Mine

Wang Guo-fu

[Abstract]With the rapid development of my country's social economy， the demand for coal resources continues to increase， and traditional underground fully mechanized mining technologies and models have long been unable to meet the needs of social development. Coal production companies have begun to use advanced technology to improve the overall efficiency of underground fully mechanized mining operations and reduce the workload and difficulty of fully mechanized mining personnel. Under the background of the rapid development of automation and intelligent technology， automated fully mechanized underground mining The craft has received extensive attention.

[Keywords]coal mine; underground; automation; fully mechanized mining technology

當前，煤礦井下綜采存在自動化水平低、開采效率不佳等問題，為了提高煤礦開采的效率以及經濟效益，必須加大煤礦井下自動化綜采工藝的應用力度。利用智能化的綜采設備，結合各個綜采設備的操作程序與生產需求，制定自動化設備控制方案，有效地調節液壓支架以及刮板輸送機的實際運行狀態，以此來實現無人化的綜采面作業，降低綜采面作業難度。

1 煤礦井下自動化綜采工藝概述

煤礦井下綜采技術的發展直接關系到煤礦開采行業的可持續性，先進技術手段的應用與發展不但能夠改變全世界范圍內煤炭資源開采的局面，并且能夠最大程度上提高煤炭生產企業的經濟效益，增強其市場核心競爭力，以技術促發展，實現企業的可持續發展。現階段，我國煤礦井下綜采工藝技術正在不斷向著機械化、智能化以及自動化的方向發展。通過全綜采設備的實際使用情況來看，不但能夠進一步地提高采煤的質量，并且能夠推動采煤設備的創新與研發力度，從而帶動整個煤炭開采行業的進一步發展。然而現階段我國的煤炭開采還存在技術層面上的局限，現階段使用的各類綜采設備都存在裝機功率低、可靠性較低以及使用期限相對短等缺陷。大部分綜采設備的零部件主要依賴于進口，因為IE零部件進口需要較長的時間，因此會造成延誤工期等問題。同時，我國的地質條件相對復雜，各個地區的煤層分布存在不均勻性，因此煤礦井下綜采作業的難度相對較大，綜采設備的作用無法得到充分發揮。除此之外，煤礦井下綜采工藝對于機械設備也有著相應的要求。必須正確認識到想要實現我國煤炭資源的高產高效，便必須積極推廣與應用煤礦綜采工藝技術，積極引進現代化的先進技術與設備，最大程度上優化煤礦井下開采的作業環境，如此才能夠推動煤礦開采作業的機械化發展。并且現代化高產工藝的應用對于我國煤礦開采行業的進一步發展起到了至關重要的作用。針對煤礦開采的機械設備而言，綜采設備以及綜采工藝直接決定了煤礦井下綜采作業的整體水平，而為了能夠最大程度上發揮出綜采工藝的積極作用，必須建立健全現代化的監管機制，加強電牽引采煤機以及大型刮板輸送機等各類機械設備的應用力度。煤炭綜采設備和建筑工程存在本質上的不同，現代化的綜采工藝對于設備功率以及技術的要求相對較高，一旦設備發生了故障問題，便會導致煤炭開采無法繼續，所以，綜采設備完成安裝之后必須做好相應的保養以及維修，保證設備的正常運行以及有效使用壽命[1]。

2 煤礦井下自動化綜采工藝方案

由于煤礦井下機械化的綜采作業主要是在采煤機截割的運行狀態上完成，并且有效控制液壓支架以及刮板輸送機等設備，所以，煤礦井下自動化綜采工藝的方案設計具備滿足實際生產需求，控制邏輯必須充分考慮到現行的控制流程，建立健全煤礦井下自動化綜采控制系統。在煤礦井下自動化綜采控制系統當中，首先需要完成采煤機相應綜采作業的有效自動化控制，主要基于記憶截割控制理論來實現。利用煤礦井下自動化綜采控制系統來保證采煤機能夠于煤礦井下的復雜化環境當中自動化地完成截割作業。實現設計規劃采煤機在截割作業中的操作路徑，并且將其傳輸到液壓支架的相應控制裝置與刮板輸送機的相應控制系統當中，進而實現采煤機液壓支架的運行狀態控制，使其能夠自動化地進行護幫板收放并且完成移架作業。并且按照液壓支架具體調整的情況，根據采煤機具體位置以及截割作業的實時進給速度，來靈活地調整刮板輸送機的直線度，按照采煤機實時截割速度來針對性地調整刮板輸送機的實時運行速度，從而達到采煤機、液壓支架與刮板輸送機之間聯合控制的目的。煤礦井下自動化綜采控制系統地結構示意圖如圖1所示[2]。

3 煤礦井下自動化綜采工藝的應用

3.1 采礦自動化控制技術

煤礦井下綜采工作面在組織采礦作業的過程中，需要結合各個方面的要素來選擇自動化的采礦設備，以此來提高采礦作業的整體質量以及作業效率。在應用采煤機自動化控制技術的過程中，需要提前設置設備運行的各個參數，保證設備可以按照預設的參數來制定自動化運行程序。在利用采煤機組織煤礦井下綜采作業時，相應的自動化技術當中主要分為滾筒高度和牽引控制等部分。利用采礦機開展采礦作業的過程中，可以按照煤礦井下綜采面的實際情況制定科學合理的作業方案。①必須選擇合理的、滿足于采礦設備具體型號的刀具，同時需要在自動化控制系統當中輸入刀具的具體切割參數，便于后期采礦作業當中，設備可以根據參數有效地控制采礦的進刀量，以此來提高煤礦井下綜采作業的整體。在煤礦井下綜采作業中，可以按照生產的具體要求來控制進刀量，進而完成預設的采礦任務。②采礦自動化控制技術當中，記憶采礦技術屬于關鍵性的內容，操作人員在控制機械設備的過程中，需要在控制系統當中輸入各項采礦的記憶數據，隨后采礦設備便可以按照各項數據以及指示展開自動化的開采作業，如果開采過程中出現了問題，可以按照相關參數及數據進行靈活的調整，以此來進一步提高煤礦井下綜采作業的整體質量與效率[3]。

3.2 輸送機負載控制技術

輸送機負載控制技術主要用于煤礦井下綜采工作面作業情況的有效監控。輸送機負載控制可以根據刮板鏈條的實際受力情況以及工作電流的相關參數等來完成采礦機實時采礦速度的有效控制，能夠大大地減少采礦時間投入，并且能夠保證采礦作業的質量。利用輸送機組織煤礦井下綜采作業的過程中，需要重點關注刮板鏈條的超負荷運行或大電流等因素造成的不良影響，因此，在輸送機的作業中利用自動化控制技術可以最大程度上控制不良因素造成的影響。輸送機負載控制技術的應用原理就是，實時采集以及分析各項數據信息，并且把分析的結果完整地輸入采礦設備內，隨后設備就可以通過自動化控制技術進行相應的調整，實時控制采礦的速度，從而保證煤礦井下綜采作業的穩定性以及安全性。

3.3 液壓支架自動化控制技術

在井下液壓支架自動控制技術的應用過程中，首先需要準確地判斷液壓支架與采煤機的具體位置以及相互關系，隨后根據采煤機在截割作業中的實際截割姿態以及實時進給速度等，實現液壓支架上護幫板收放操作的有效控制，進而達到自動化控制的目標。按照液壓支架與采煤機之間的位置關系，采煤機所處綜采作業面上的3個前端液壓支架必須完全的收回護幫板，而第4到5個液壓支架上護幫板需要收回3/4，第6到7個液壓支架上護幫板需要收回1/2，第8個液壓支架上護幫板需要收回1/4。而液壓支架動作主要是由支架的控制器來驅動控制，為了保證液壓支架相應動作能夠精準控制，在所有液壓支架上必須設置支架控制器。液壓支架進行調節主要是按照支架與采煤機實際位置之間的定位來判斷。由于煤礦井下的環境條件相對復雜并且能見度相對較低，激光測距實現定位無法滿足于自動化控制的需求，因此，便需要引進以及利用組合型的紅外測距定位技術。紅外測距定位設備主要包括了設置于采煤機中的紅外線發射設備以及設置于液壓支架中的紅外接收設備，而紅外線檢測傳感器主要設置于采煤機與液壓支架之間。操作的過程中，采煤機中設置的發射裝置需持續輸出紅外線信號，在采煤機周圍的液壓支架中設置的接收裝置便會接收強度不同的紅外線信號，隨后利用邏輯控制算法進一步計算出各液壓支架與采煤機之間的位置關系，隨后將位置關系的信息完整地傳輸到液壓支架當中的支架控制系統中，以此來驅動液壓支架進行相應的控制操作。

3.4 礦層自動化遠程控制技術

煤礦井下綜采作業中，應用自動化遠程控制技術可以實現綜采作業面自動化找直作業，還能夠利用三維技術檢測出采礦機具體的位置，利用遠程控制設備實現采礦工藝技術的自動化監測，并且根據采礦作業的實際情況，利用井下高速雙向性通信技術、綜采工作面自動化監測技術、液壓支架電液控制技術以及自動化識別技術等現代化的先進技術手段，進一步地提高煤礦井下綜采自動化采礦工藝技術的自動化、智能化以及數字化水平。礦層自動化遠程控制技術在煤礦井下綜采作業中的應用如下。

（1）能夠全方位地實現綜采作業面的實時視頻監視。可以全方位立體化地監控井下綜采作業面工作區域當中的全礦壁側，便于工作人員直觀且全面的了解及掌握生產現場的實際情況，并且可以自動化地傳輸數據實現實時通信。

（2）利用低照度形式的視頻監視技術，可以利用視頻攝像及時地采集作業現場的圖像以及視頻等數據，并且能夠在極端惡劣環境條件下保證鏡頭清潔度，利用壓縮空氣構建氣幕屏障，以此來阻隔粉塵，避免攝像鏡頭受到礦塵的覆蓋或是污染等。

（3）礦層無人化控制系統可以通過現場的視頻信號進行通信傳輸，能夠動態化地監控井下采礦機實時運行狀態，最大程度上提高采礦機自動化水平，保證煤礦井下綜采作業的效率與質量。

4 結語

綜上所述，煤礦綜采自動化采礦工藝的合理應用，不僅能夠保證煤礦井下綜采作業的穩定性與安全性，還能夠提高煤礦綜采作業的效率，進而提高煤礦生產企業的經濟效益，增強其市場核心競爭力，為社會建設以及經濟發展提供基礎保障。煤礦開采企業必須正確認識到煤礦綜采自動化采礦工藝的積極作用，進一步地提升煤礦綜采作業的自動化、無人化以及現代化水平。

參考文獻

[1] 王小亮.煤礦井下自動化綜采工藝的應用研究[J].能源技術與管理，2020（6）：40-41.

[2] 汝傳棟.煤礦綜采自動化采礦工藝技術的應用淺析[J].科學與財富，2019（4）：107.

[3] 魏明飛.煤礦井下自動化綜采技術的應用研究[J].山西化工，2020（5）：144-146.