采煤機(jī)自動(dòng)化綜采工藝探討

劉艷東

國(guó)家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán)錦界煤礦 陜西 神木 719300

1 煤礦的開(kāi)采建設(shè)基本狀況

就當(dāng)前煤礦中的機(jī)械化開(kāi)采的情況來(lái)看，可得知相應(yīng)結(jié)論為機(jī)械自動(dòng)化的綜合開(kāi)采工藝水平還需要有待提高。所以為確保煤礦開(kāi)采工作的順利進(jìn)行，使其能實(shí)現(xiàn)集中開(kāi)采，需要減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，不斷提高綜合化保障實(shí)力，其中在這方面可從綜合開(kāi)采機(jī)械面上入手加強(qiáng)技術(shù)研究處理，并圍繞著采煤機(jī)自動(dòng)化的綜合工藝全面的實(shí)施。采煤機(jī)的機(jī)械化定位除了能實(shí)現(xiàn)定位之外，還能進(jìn)行機(jī)械切割和遠(yuǎn)程遙感監(jiān)控，但在實(shí)際操作的過(guò)程中一些層面技術(shù)還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用，仍處于探索中，所以可將礦井綜合化情況提供理論和技術(shù)作為支撐，加強(qiáng)對(duì)煤礦的資源開(kāi)采和提升煤礦自動(dòng)化綜合開(kāi)采工藝研究和探索。

2 目前的綜采工藝以及現(xiàn)有的采煤機(jī)自動(dòng)化程序的缺點(diǎn)和不足

之前使用常州聯(lián)力公司開(kāi)發(fā)的采煤機(jī)12工步記憶割煤法，以及目前使用常州聯(lián)力最新研發(fā)的基于AI的一種預(yù)測(cè)12工步割煤法。基于以上兩種采煤機(jī)自動(dòng)化割煤法，對(duì)于目前綜采回采工藝來(lái)講，也存在諸多問(wèn)題：①人工干預(yù)率高，自動(dòng)化率低；②采煤機(jī)在工作面兩端頭不能確保有效割透，兩端頭的過(guò)渡不平存在較大的問(wèn)題和缺陷。

3 綜采工藝以及現(xiàn)有的采煤機(jī)自動(dòng)化程序的缺點(diǎn)和不足的改進(jìn)措施

3.1 采取有效技術(shù)，減少正常割煤過(guò)程中的人工干預(yù)

首先，利用煤巖識(shí)別技術(shù)；其次，在工作面兩端頭安裝行程傳感器（位移傳感器），大約1.5m的行程位移（一節(jié)溜槽的寬度），使采煤機(jī)進(jìn)入工作面兩端頭行程傳感器范圍內(nèi)開(kāi)始執(zhí)行采煤機(jī)降速、限速，減小采煤機(jī)的慣性，確保緩慢安全平穩(wěn)的割透兩端頭；再次，機(jī)頭機(jī)尾在行程傳感器的兩端頭極限位置，安裝接近開(kāi)關(guān)，二次觸發(fā)保護(hù)，依次來(lái)確保采煤機(jī)在兩端頭極限位置安全停止?fàn)恳瑢?shí)現(xiàn)了自動(dòng)停止，減少了人工干預(yù)；然后利用端頭底刀割平技術(shù)，來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)端頭臥刀，減少了人工干預(yù)，確保了兩端頭平緩過(guò)渡；最后人工只控制干預(yù)底刀，利用工作面采高固定數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)程序自動(dòng)控制頂?shù)兜募夹g(shù)。回采期間，人員只控制干預(yù)底刀，頂?shù)兜母叨扔沙绦蛟O(shè)置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制抬落刀幅度，以此來(lái)確保人們預(yù)期恒定不變的工作面采高，這樣就大大降低了人工干預(yù)率。

3.2 利用相應(yīng)的技術(shù)手段解決兩端頭確保能割透

一種是確保割透技術(shù)：兩端頭安裝行程傳感器、接近開(kāi)關(guān)以及復(fù)位傳感器等。采煤機(jī)主控PLC加入“進(jìn)入兩端頭行程傳感器范圍后，采煤機(jī)自動(dòng)降速限速保護(hù)”程序，最后行程結(jié)束后，采煤機(jī)停止?fàn)恳Ｍ瑫r(shí)在行程傳感器結(jié)束的位置再安裝接近開(kāi)關(guān)，依次來(lái)再次確保采煤機(jī)停止?fàn)恳Ａ硪环N是確保割平技術(shù)（頂板平，地板平）：同樣利用行程傳感器的動(dòng)作范圍以及動(dòng)作時(shí)間來(lái)調(diào)整兩端頭的采高。兩端頭巷道的高度數(shù)據(jù)，通過(guò)上一刀煤兩端頭范圍內(nèi)支架采高的數(shù)據(jù)獲得，并通過(guò)支架控制器與采煤機(jī)的無(wú)線Wi-Fi通訊聯(lián)絡(luò)，把兩端頭的巷道高度實(shí)時(shí)傳給采煤機(jī)，采煤機(jī)再通過(guò)PLC程序控制在兩端頭的行程傳感器范圍內(nèi)來(lái)調(diào)整兩端頭頂?shù)装宓牟筛撸秸鹊取?/p>

在機(jī)頭運(yùn)輸機(jī)鏈輪處、機(jī)尾驅(qū)動(dòng)部框架處安裝一臺(tái)數(shù)據(jù)發(fā)射器，把此處距地板的高度，距頂板的高度測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)射傳遞給采煤機(jī)、采煤機(jī)接收到這些數(shù)據(jù)后，通過(guò)程序來(lái)控制采煤機(jī)在兩端頭時(shí)頂?shù)稘L筒的高度以及底刀滾筒的高度，依次來(lái)控制兩端頭的采高，以及兩端頭的過(guò)渡，隨后采煤機(jī)平緩過(guò)渡兩端頭以及三角煤區(qū)域。

4 采煤機(jī)自動(dòng)化綜采工藝

4.1 煤礦機(jī)械的自動(dòng)化技術(shù)

4.1.1 自動(dòng)化的機(jī)械定位。在煤礦的機(jī)械化開(kāi)采的過(guò)程中，有必要加強(qiáng)對(duì)礦井的分析。但自動(dòng)化的定位技術(shù)在采煤切割機(jī)中具有重要的意義，因?yàn)槟芴峁?zhǔn)確的截面切割位置。煤礦采煤的自動(dòng)化定位系統(tǒng)組成包括各種組合的控制機(jī)械，其中PLC編程機(jī)械控制器、集中多端中心和多樣化的組合型傳感裝置作為基本控制操作控件包括的部分。將紅外線的統(tǒng)籌發(fā)射裝置合理的安裝在采煤機(jī)部位，經(jīng)過(guò)機(jī)械的綜合定位和監(jiān)測(cè)采煤機(jī)的運(yùn)行位置，一定程度上能實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)的多功能性質(zhì)切割得到控制[1]。將煤礦的綜合性防暴體系通訊電纜合理的應(yīng)用在煤礦開(kāi)采的各個(gè)階段，通過(guò)集控中心的信號(hào)接收器，將所收集到的位置信息將其向遠(yuǎn)程地面綜合系統(tǒng)中傳送，操控人員在不斷的觀察機(jī)械下來(lái)對(duì)精確的機(jī)械臂進(jìn)行操控。把監(jiān)控設(shè)備合理安裝在采煤的探測(cè)器中，如果存在基準(zhǔn)偏差，對(duì)錯(cuò)誤的現(xiàn)象做出相應(yīng)的反饋，由此針對(duì)所操作的機(jī)械才能讓其直接去修正位置。

4.1.2 自動(dòng)規(guī)劃的機(jī)械定位。在采煤機(jī)械開(kāi)采期間如果出現(xiàn)了相應(yīng)的情況，采煤的機(jī)械切割裝置通過(guò)定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)方面的控制，尤其是行進(jìn)方向和機(jī)械運(yùn)動(dòng)方向、機(jī)械啟動(dòng)、集控性停止、機(jī)械的綜合加減速等。并按照相應(yīng)的操作開(kāi)展機(jī)械的硬件組合運(yùn)行，而且不管是在控件的滾筒操作還是在遙感裝置控制等方面已經(jīng)明顯的取得進(jìn)步。其中要想實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)自動(dòng)定位，還需要硬件和軟件的綜合運(yùn)行的作用[2]。采煤機(jī)的綜合運(yùn)行主要將強(qiáng)制的導(dǎo)航性能作為主要的依靠，進(jìn)而使其更好地控制采煤機(jī)械運(yùn)行的實(shí)際情況。且將控制器編碼裝置合理在機(jī)械采煤機(jī)上安裝，無(wú)論是整體性能的機(jī)械行走速度還是搖臂旋轉(zhuǎn)角度以及距離等一定程度上，能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)合控制。

4.2 自動(dòng)性質(zhì)切割技術(shù)

4.2.1 機(jī)械自動(dòng)定位記憶切割路線。在采煤機(jī)自動(dòng)控制條件下，不同煤層截面預(yù)備能實(shí)現(xiàn)切割效率，進(jìn)而達(dá)到示范的作用，突顯出這一效果，并在長(zhǎng)期示范下形成系統(tǒng)控制記憶。之后有了信號(hào)處理機(jī)械配合處理機(jī)械配合，并充分應(yīng)用使其信息系統(tǒng)自主化存儲(chǔ)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。在煤礦切割期間控制中心的記錄儀器針對(duì)示范性操作任務(wù)，從某種程度上來(lái)看能夠更好地執(zhí)行，還能將煤層的各種情況識(shí)別出來(lái)，以定位切割目標(biāo)，使其實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備采煤速度循環(huán)控制[3]。

4.2.2 預(yù)設(shè)性質(zhì)切割軌跡。按照不同煤層自身解析情況，能將這類信息將其在機(jī)械控制中心輸入，之后不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)切割軌跡的定位，還能定位關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)。而且有了技術(shù)掃描和統(tǒng)籌檢測(cè)技術(shù)支持，對(duì)實(shí)際變化能更進(jìn)行解析，聯(lián)合存儲(chǔ)信息技術(shù)支持，不管是煤層狀態(tài)還是結(jié)構(gòu)能作自主分析，進(jìn)而在實(shí)際切割路線中確定設(shè)備整體行進(jìn)的效果。且有了綜合化控制中心為依托，還能夠更好地控制煤層基準(zhǔn)高度，對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控。有了控制器支持，設(shè)備的行進(jìn)軌跡實(shí)現(xiàn)聯(lián)合把控條件獲取，實(shí)現(xiàn)對(duì)基準(zhǔn)狀態(tài)把控，進(jìn)而促進(jìn)切割效率的提高[4]。

4.3 遠(yuǎn)程的檢測(cè)控制技術(shù)

在進(jìn)行煤礦井下工作的過(guò)程中，由于環(huán)境非常惡劣，還具有多端變化特點(diǎn)，且從整體上來(lái)看地質(zhì)狀態(tài)具有復(fù)雜性。在煤礦開(kāi)采時(shí)有必要從采煤工作面入手，結(jié)合自動(dòng)化的數(shù)據(jù)調(diào)整情況進(jìn)行監(jiān)控調(diào)整。把礦用的攝像攝影儀器將其合理的在煤礦滾筒安裝，加大聯(lián)合考查力度，圍繞著煤礦的基準(zhǔn)工作面全面的實(shí)施，一定程度上針對(duì)礦井電纜和采煤機(jī)械，能具體觀測(cè)到實(shí)際狀態(tài)。而且在固定距離上加強(qiáng)液壓支架編號(hào)分析，并進(jìn)行采集能讓攝像機(jī)的統(tǒng)籌拍攝還能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)控制，做到全方位無(wú)死角，讓采礦區(qū)域開(kāi)采實(shí)現(xiàn)全面覆蓋。攝像機(jī)在連接通信設(shè)備期間經(jīng)過(guò)礦用設(shè)備，將檢測(cè)的實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)傳輸，在統(tǒng)籌設(shè)計(jì)軌跡路線的階段，不管那一方面的情況，自動(dòng)化的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分析概括，經(jīng)過(guò)實(shí)際轉(zhuǎn)換使其視頻統(tǒng)籌檢測(cè)得以實(shí)現(xiàn)，且從操作人員的視角在具體階段實(shí)施期間，能夠依據(jù)這一變化進(jìn)行[5]。

4.4 采煤機(jī)自動(dòng)化綜采關(guān)鍵技術(shù)推廣價(jià)值

4.4.1 高機(jī)械化水平取代人工開(kāi)采。隨著綜采自動(dòng)化采煤技術(shù)的不斷發(fā)展，逐漸得到應(yīng)用，進(jìn)一步提升了應(yīng)用的頻率，且有了成熟技術(shù)，一定程度上讓人工作業(yè)開(kāi)采工作實(shí)現(xiàn)全面替換條件獲取，進(jìn)而降低人工作業(yè)的數(shù)量，與此同時(shí)緩解工人工作的壓力。在具體作業(yè)的過(guò)程中由于處于的是自動(dòng)化作業(yè)狀態(tài)，針對(duì)開(kāi)采工作，工人能保障這項(xiàng)工作做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)而便于后續(xù)方案的優(yōu)化調(diào)整，使其能全面落實(shí)，不斷提高開(kāi)采環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性。在設(shè)備具體運(yùn)行期間如果存在異常的現(xiàn)象，能夠做到及時(shí)的停止運(yùn)行，避免影響到人們的生命安全[6]。除此之外充分的利用現(xiàn)代化控制系統(tǒng)，一定程度上不斷提高相關(guān)數(shù)據(jù)和計(jì)算速度，而且對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化存儲(chǔ)，促進(jìn)后續(xù)工作的順利進(jìn)行。這與人工開(kāi)采環(huán)節(jié)存在不同，能不斷地提高管理水平，獲得良好的進(jìn)度把控效果，而且如果煤礦開(kāi)采條件比較復(fù)雜的話，有了先進(jìn)和設(shè)備支持，促進(jìn)開(kāi)采工作順利的實(shí)施，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，且從某種程度上來(lái)看使得資源得到利用，不斷地提升其利用率。

4.4.2 整體煤礦開(kāi)采效率較高。綜采工藝與傳統(tǒng)開(kāi)采技術(shù)相比，從實(shí)際應(yīng)用水平上進(jìn)行分析不斷提高其質(zhì)量和效率，與此同時(shí)這也是傳統(tǒng)開(kāi)采技術(shù)不具備的優(yōu)勢(shì)，還能進(jìn)一步的提升煤炭整體的產(chǎn)量。比如在應(yīng)用自動(dòng)采煤設(shè)備的基礎(chǔ)之上加強(qiáng)對(duì)電液控制系統(tǒng)的應(yīng)用，讓這兩者配合的使用，一定程度上避免開(kāi)采工作受人為因素的影響，進(jìn)而不利于開(kāi)采效率的提高。配套使用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備讓其自身起到優(yōu)勢(shì)得以展現(xiàn)，尤其是時(shí)效性應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，從而在具體進(jìn)行開(kāi)采工作的過(guò)程中，如果遇到問(wèn)題還能做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，為其調(diào)整開(kāi)采的具體計(jì)劃，保障能更好地解決存在問(wèn)題。通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)化開(kāi)采設(shè)備還能確保開(kāi)采作業(yè)安全，不斷提高作業(yè)安全水平，增加遠(yuǎn)程控制功能，進(jìn)而針對(duì)其設(shè)備使其接收到命令之后，能自動(dòng)化加快開(kāi)采進(jìn)程，智能化促進(jìn)煤炭開(kāi)采工作順利的實(shí)施，促進(jìn)開(kāi)采效率的提升[7]。由此，當(dāng)系統(tǒng)接收到各種信號(hào)之后，對(duì)各種質(zhì)地煤層實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化切割處理，做到具有針對(duì)性，結(jié)合具體情況實(shí)現(xiàn)對(duì)切割速度的調(diào)整，避免開(kāi)采工作受人為因素的影響產(chǎn)生誤差，進(jìn)而使得資源得到利用，不斷提升其利用率。如果開(kāi)采工作存在問(wèn)題，針對(duì)內(nèi)部功能的實(shí)際情況，自動(dòng)化設(shè)備能做出相應(yīng)的判斷，并發(fā)出設(shè)備報(bào)警信號(hào)，進(jìn)而不斷提升應(yīng)用進(jìn)程干預(yù)及時(shí)性，降低出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的概率。

4.5 煤礦開(kāi)采工程的實(shí)際運(yùn)用

通過(guò)固定的大型機(jī)械在進(jìn)行煤礦機(jī)械化生產(chǎn)期間，不管是對(duì)地面機(jī)械臂還是滾筒一定程度上實(shí)現(xiàn)開(kāi)采。在采煤機(jī)機(jī)械的入井作業(yè)前期有必要加大研究力度，全面的研究各個(gè)方面的情況。這就需要采取有效的監(jiān)測(cè)方法加強(qiáng)各個(gè)方面的監(jiān)測(cè)，尤其是安全監(jiān)測(cè)和拆分監(jiān)測(cè)、牽引動(dòng)力監(jiān)測(cè)、防塵效果檢測(cè)等。當(dāng)準(zhǔn)備工作做完之后，在根據(jù)實(shí)際情況加大清理加工力度，并圍繞著各種部件全面實(shí)施，在機(jī)械操作的過(guò)程中，從整體上來(lái)看對(duì)部件還應(yīng)做好統(tǒng)籌運(yùn)行，具體采煤機(jī)部件需要做好運(yùn)輸并在機(jī)械各個(gè)方面運(yùn)行，特別是裝備和開(kāi)采、具體安裝以及檢驗(yàn)這方面。

煤礦作業(yè)面厚度具有一定變化，在加強(qiáng)對(duì)采煤機(jī)機(jī)械實(shí)驗(yàn)效果研究期間，針對(duì)工作面的集中實(shí)驗(yàn)還應(yīng)在自動(dòng)化控制下。但綜采工作面低，且為促進(jìn)采煤機(jī)機(jī)械綜合自動(dòng)化的運(yùn)行應(yīng)加強(qiáng)多組人員裝備，加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化綜采工藝的應(yīng)用，可減少相應(yīng)的人數(shù)。在機(jī)械實(shí)現(xiàn)基本的自動(dòng)化控制的過(guò)程中，避免出現(xiàn)故障的問(wèn)題。同時(shí)，還應(yīng)注重煤礦開(kāi)采工作面，進(jìn)而不斷提高實(shí)際產(chǎn)量，充分展現(xiàn)采煤機(jī)自動(dòng)化綜采工藝自身價(jià)值。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得綜合自動(dòng)化開(kāi)采煤技術(shù)得到發(fā)展，而且逐步的滲透在煤礦行業(yè)中得到應(yīng)用。所以對(duì)于煤礦企業(yè)而言要想更好地發(fā)展，在進(jìn)行開(kāi)采工作的過(guò)程中有必要加強(qiáng)對(duì)綜合自動(dòng)化開(kāi)采煤技術(shù)，進(jìn)而確保開(kāi)采工作的順利進(jìn)行。