自動化技術在煤礦掘進作業(yè)中的應用

摘 要：煤礦井下掘進不僅是高危作業(yè)，而且對作業(yè)人員身心健康也造成了一定的傷害。但是，自自動化技術被引入掘進生產(chǎn)作業(yè)中后，這種情況得到了非常好的改觀，在有效解決傳統(tǒng)掘進作業(yè)中安全系數(shù)較低、事故較多、作業(yè)人員心理壓力較大等問題的同時，還提高了掘進作業(yè)的效率和質量，并推動了礦山經(jīng)濟效益和社會效益的增長，因而具有廣泛的應用前景和研究價值。本文簡要闡述了在煤礦掘進作業(yè)中采用自動化技術的意義，重點示例了自動化技術在煤礦掘進生產(chǎn)作業(yè)中的具體應用。

關鍵詞：煤礦掘進作業(yè)；自動化技術；意義；應用示例

一、煤礦掘進作業(yè)采用自動化技術的意義

在工業(yè)生產(chǎn)中應用自動化技術，有著非常廣泛的市場，這也促成了自動化技術的蓬勃發(fā)展。在工業(yè)生產(chǎn)中應用自動化技術，比如，用自動設備取代高危險、單調性以及高頻率的人力作業(yè)等等，就贏得了眾多應用企業(yè)的好評。尤其是最近一些年來，隨著信息通信技術的快速發(fā)展和普及應用，更是為自動化技術與現(xiàn)代化技術相、特別是與計算機技術及控制論進行有機結合創(chuàng)造了有利條件，成功的推動了自動化技術從物理活動自動化向著信息活動自動化的發(fā)展，比如，基于電腦智能技術而改善煤礦井下掘進生產(chǎn)作業(yè)面的條件和效能，就取得了很好的成功。

作為煤業(yè)工人，我們知道，我國是產(chǎn)煤大國，煤炭開采是我國能源領域中的一項非常重要的生產(chǎn)項目，與國民經(jīng)濟發(fā)展有著密不可分的聯(lián)系，唯其如此，將自動化技術應用煤礦井下掘進作業(yè)，不論是對我國煤炭產(chǎn)業(yè)而言，還是對礦山自身的經(jīng)濟發(fā)展而言，都具有深遠意義。一方面，將自動化技術應用于掘進生產(chǎn)作用中，能顯著提高工作效率，增加企業(yè)的經(jīng)濟效益；另一方面，將自動化技術應用于掘進生產(chǎn)作用中，能顯著提高煤礦建設的現(xiàn)代化水平，為企業(yè)實現(xiàn)做大做強做優(yōu)創(chuàng)造了有利的條件；此外，將自動化技術應用于掘進生產(chǎn)作用中，還能顯著提高煤礦井下生產(chǎn)作業(yè)的安全系數(shù)和顯著改善作業(yè)人員的工作環(huán)境，因而也顯著減少了掘進作業(yè)中生產(chǎn)事故的發(fā)生和顯著增進了掘進作業(yè)人員的身心健康。由此不難看出，將自動化技術應用于煤礦井下掘進生產(chǎn)作業(yè)中，是大勢所趨，也是礦山實現(xiàn)健康、安全、有序發(fā)展的必由之路。

二、自動化技術在煤礦掘進作業(yè)中的應用示例

將自動化技術應用于煤礦井下掘進生產(chǎn)作業(yè)之中，有利于礦山管理人員、尤其是有利于身處地面的礦山管理人員，方便、快捷的了解井下掘進作業(yè)現(xiàn)場的工作情況，如地勢變化、環(huán)境變化、巖層變化、掘進進度以及作業(yè)設備的運行狀態(tài)等，從而發(fā)出準確的生產(chǎn)調度和安全指令，提高煤礦井下掘進作業(yè)的準確性、高效性和安全性。下面從錨護作業(yè)、截割作業(yè)、糾偏作業(yè)、煤巖識別、運輸作業(yè)、通風監(jiān)控、防水監(jiān)控和安全監(jiān)管等方面，示例自動化技術在煤礦井下掘進作業(yè)中的具體應用情況。

示例1.在錨護作業(yè)中的應用。錨護作業(yè)，指的是利用圍巖內部的錨桿來改變圍巖本身的力學狀態(tài)，以便可以在巷道周圍形成一個整體而又穩(wěn)定的巖石帶，在錨桿與圍巖共同作用下讓保持巷道狀態(tài)的穩(wěn)定。傳統(tǒng)錨護作業(yè)，需搭建臨時性支護設施，掘進和支護是分開進行的，這種施工方法，作業(yè)量大，效率低。而將自動化技術應用于錨護作業(yè)中，則可以邊掘進邊支護，既為巷道提供了堅固的支撐，又不影響掘進進度，且支護時間短，固性強，安全系屬高。需要說明的是，由于應用自動化技術的裝置體積較為龐大，因而并不能完全適用于所有的掘進工作面。

示例2.在截割作業(yè)中的應用。在煤礦井下掘進巷道中，掘進機的位置有對心和偏心兩種，由于處在偏心位置的掘進機容易受到不平衡傾覆力矩影響，產(chǎn)生較大的振動和噪聲，因此，在施工中宜選擇對心的掘進機工作位置。將自動化技術應用于截割作業(yè)中，首先，為了保證截割頭是按照預設的軌跡完成截割，需先設置截割斷面和切割軌跡的參數(shù)，然后為了保證控制精度，再利用控制器對其進行閉環(huán)控制，最后是實現(xiàn)對截割頭位置坐標的自動獲取、對截割目標的自動導航和對截割軌跡的自動調整。

示例3.在糾偏作業(yè)中的應用。煤礦井下地質條件復雜，常規(guī)作業(yè)狀態(tài)下，掘進機在行進中發(fā)生偏離巷道中心線的問題是難以避免的，將自動化技術應用于糾偏作業(yè)中的目的就是，利用電腦的智能，對掘進機前進的方向和位置進行判別，保持掘進機前行軌跡是按照生產(chǎn)設計的要求行進的，以保持當掘進機完成一個截割落煤、裝煤和運煤循環(huán)后，在進入下一個自動截割落煤、裝煤和運煤循環(huán)之前可以自動糾偏，保持是在沿著巷道的中心線行進。

示例4.在煤巖識別中的應用。在煤礦井下生產(chǎn)作業(yè)中，煤巖突變會導致掘進難度增加、設備磨損、機械故障增多以及支架的受損，威脅巷道安全。將自動化技術應用于煤巖識別中，是指當掘進機對地質層進行截割時，可以利用電腦的智能，對煤層和巖層的各種參數(shù)進行檢測，然后傳輸給工作設備，使工作人員通過對參數(shù)的觀察來掌握設備的電壓、功率、電流等的工作狀態(tài)，并通過及時的調整，來為截割工作測出準確的數(shù)據(jù)，從而達到高效、安全的生產(chǎn)作業(yè)目標。

示例5.在運輸作業(yè)中的應用。將地下采出的礦石、煤、廢石或矸石等運往地面，是掘進作業(yè)中的一項重要工作內容，具有運量大、品種多、巷道狹窄、運距長短不一、線路復雜、可見距離短以及作業(yè)復雜、維護檢修困難和安全要求高等特點。將自動化技術應用于運輸作業(yè)中，指的是對運輸機進行集中控制，由控制器對掘進機的狀態(tài)、帶式輸送機電機的開關、除塵風機的開關等信號進行聯(lián)鎖控制，依據(jù)對運輸機機尾跑偏、堆煤、電機電流、溫度、速度等數(shù)據(jù)的觀察，來實現(xiàn)對設備運行故障的及時發(fā)現(xiàn)和處理。

示例6.在通風監(jiān)控中的應用。煤礦井下掘進面通風安全，在整個礦山生產(chǎn)安全中占有重要位置。應用自動化技術對井下通風情況進行監(jiān)控，通常要將系統(tǒng)分為地面集控中心、智能控制站和終端設備三個部分，其中，地面集中控制中心為核心，負責對通風設備監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和處理，比如瓦斯?jié)舛群头植肌⑼L量、風速等，控制站負責對數(shù)據(jù)的采集、通信和對通風機的控制，終端設備負責對工作面溫度、風量、風速、瓦斯?jié)舛鹊牟杉约皩νL機電壓、電流等監(jiān)測，并根據(jù)接到的指令對通風機工作狀態(tài)進行控制。

示例7.在防水監(jiān)控中的應用。在煤礦井下掘進過程中，當遇到了比如斷層、裂隙、溶洞等情況時，會突然出現(xiàn)大量涌水的現(xiàn)象，為了防止和降低涌水對生產(chǎn)作業(yè)造成的不利影響，需在掘進前先對可能涌水的地段進行探測，比如，利用自動化技術給掘進機安裝追蹤儀，在距掘進機一定距離的支架上安裝傳感器和在控制柜內設置PLC控制系統(tǒng)等，然后再對探水距離和掘進距離進行設定，使得掘進機在作業(yè)中每當?shù)竭_設定距離的時候，就會自動停止作業(yè)，待重新探水后再行掘進作業(yè)。

示例8.在安全監(jiān)管中的應用。煤礦井下掘進作業(yè)是一項危險系數(shù)比較大的工作，而且隨著礦井采掘深度的增加，操作難度和危險系數(shù)都會越來越高，因此，對于安全生產(chǎn)的要求也越來越嚴格。自動化技術在煤礦安全監(jiān)管中的應用，為消除安全隱患，提高化險能力提供了非常巨大的幫助。比如，利用自動化技術可以實現(xiàn)對井下掘進作業(yè)環(huán)境、溫度、瓦斯、水文、通風、地質、運輸?shù)惹闆r的實時監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測到的危險隱患及時發(fā)出預警信息，方便管理人員對危險的及時應對和迅速處置，保證井下礦工的人身安全。

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