淺談煤礦開采中機械自動化技術的應用及發展

闞玉華

（安徽恒源煤電股份有限公司任樓煤礦，安徽 淮北 235123）

煤礦行業開采過程中，安全性和穩定性是基本原則，近年來，結合整體資源需求分析，煤炭資源盡管在清潔性和環保等方面存在明顯弊端，但出于成本和技術成熟度等綜合性思考，仍占據能源市場大量份額，基于此，關于煤礦開采的技術研究和質量優化策略研究仍受研究人員關注，且為了貼合新時期節能環保主題，還深入探索降低不必要損耗、提升開采效率的可行路徑，而將機械自動化技術融入煤礦開采中，簡化人工操作步驟，實現機械自動化技術全覆蓋，是實現上述目標的可行策略，在此種背景下，探索機械自動化在煤礦開采中的應用和未來發展具有現實意義。

1 煤礦開采以及機械自動化技術的發展現狀

1.1 煤礦開采的發展現狀

自從改革開放后，基于我國工業發展需求，煤礦資源一直是關注重點，對煤炭的需求量逐漸增加，隨著我國各領域發展日益完善，關于煤炭資源開采效率低下及開采質量較弱等問題愈發受到關注，再加上環境保護、綠色發展等目標的提出，煤炭資源使用過程中存在的弊端暴露更加明顯，上述幾點問題成為制約煤炭行業發展的桎梏。

在經濟迅速發展的背景下，煤炭行業不斷進行變革，推動行業發展方向轉變，但從實際效果來看，與發達國家存在明顯差距。以煤礦開采為例，我國自主采煤技術與國際發達國家難以匹敵，之間差異主要集中在以下4點內容：（1）亂挖亂采問題仍較為顯著。由于法律體系不完善、政府監管存在漏洞等制約，部分區域仍存在為了追求經濟效益，私下準許非法煤礦開采活動存在，過度開采使得當地的煤炭資源大幅度下降，再加上非法開采多半技術水平不到位，管理維護存在短板，勢必會導致煤炭資源浪費問題存在，長此以往，很容易出現區域性沒他資源短缺問題，而部分區域出現煤炭資源短缺，市場價格會隨之出現波動，吸引更多非法開采者私下挖掘開采，形成惡性循環，這不僅加大了安全危險系數，也對我國煤礦資源造成了難以彌補的損害。（2）煤礦開采工作人員專業性不足。從實際情況來看，大多數從事煤礦開采的工作人員受教育水平低下，根本不具備專業知識及安全意識，在實際工作時，很難生成安全意識、責任意識和持續化發展意識，此時浪費嚴重、開采不規范等現象頻繁出現，再加上監管不足，很容易存在安全隱患。（3）技術創新水平相對較差。當前，我國自主研發的開采工作研發水平與國外先進水準存在差距，很多設備和技術更多是從國外引進過來的，難以完全契合我國開采需求，盡管持續化推動采煤工藝研發實踐、創新優化，并推動相關環節實現持續化革新，但較實現理想目標仍有很長的一段路要走。（4）環保理念、節能意識不足。從環保角度分析，當前我國煤礦開采中綠色發展理念融合應用不足，很多企業此方面研發較弱，其中智能化綠色開采和清潔高效應用煤炭是探索主要方向，我國在此方面還有很大的進步空間。

1.2 煤礦開采機械自動化技術的發展現狀

社會進步離不開經濟的發展和技術革新，而經濟的迅速發展也無法脫離技術支持。我國發展過程中，工業一直是重要支柱型產業，工業發展的基礎是動力能源，一直以來，煤炭都是最常用能源，基于此，煤礦的開采效率和質量是大眾關注焦點，也是影響煤礦行業、工業發展的重要因素。隨著技術研發成果持續化推陳出新，越來越多的新技術為行業進步奠定了基礎。新時期機械化、自動化、智能化成為發展主題，這也為煤炭開采指明了新方向，大量的先進技術融入煤礦開采工作中，機械自動化煤礦開采成為研究核心，傳統的手工作業模式被替代是必然趨勢。

在長達多年的研究探索中，我國在此領域已經取得了一定的成果。盡管與國外煤礦機械自動化開采技術成熟國家相比處于弱勢地位，技術手段落實、創新性不足、應用范圍狹窄等問題較為明顯，為了保證開采質量和提升效率，引進國外先進設備和技術極為常見。同時，我國在人才建設方面即管理方面也存在短板，當前高端創新型研發人員匱乏、扎實掌握管理理念及機械自動化發展理念的管理人才缺口大問題較為顯著，我國從多方面構建完善的人才培養體系，培養人員創新意識，相信在不遠的將來，我國在機械自動化開采領域會擁有更多的綜合型人才，為智能化煤礦開采建設提供支持。

2 煤礦開采中機械自動化技術的應用

結合上文對當前我國煤礦開采和機械自動化技術的發展現狀進行詳細分析，對當前煤礦行業機械自動化發展水平有力較為全面的認識。具體來看，煤礦綜采技術是實現機械自動化開采的最直觀體現，在此以煤礦綜采技術為基礎分析具體應用過程。

2.1 裝煤自動化

綜采工作面中大量應用現代化技術，其中刮板輸送機是核心，其是實現裝煤機械自動化的關鍵。該設備的應用充分發揮機械優勢，不僅加強了安全防護，還有效提升了開采效率。運行過程中，開啟刮板運輸機，利用自動化系統在采煤機之間構建信息共享通路，使得刮板輸送機自動跟隨采煤機運動，此時無須借助人力干預便可以實現自動化采煤裝煤工序。但需要注意，應用時保證刮板輸送機安全穩定運行是基礎，只有維持機械正常運轉，才能實現自動化裝煤，如果機械設備出現故障，首要任務就是停機停產，然后安排專人進行系統性檢查維護，最后確定故障位置、產生來源及解決方案，維修完成之后，檢驗無誤后才能繼續開展生產作業。一般情況下，刮板輸送機最容易出現問題的位置是鏈條牽引連接部位，一般情況下，為了保證刮板輸送機的工作效率，其鏈條抗壓能力極強，可有效抵御煤巖塊體的沖擊等外力作用，很難出現問題，更多的是連接部位出現磨損，所以日常定期做好維護保養有積極作用。

2.2 運煤自動化

運煤自動化已經在機械設備及先進技術支持下成為現實。當前，煤礦巷道中常見的皮帶運輸機就是支持運煤自動化的關鍵設備。皮帶運輸機是一種柔性運輸設備，其在地下運輸中具有難以比擬的優勢，其中運輸能力強、長時間運輸、長距離運輸等均是顯著特點。同時，皮帶運輸機還具備安裝方便、簡單省力的優點，可在短時間內基于現場具體需求完成安裝并投入使用，使用場景廣泛。在應用過程中，依靠電機發揮效用，為設備提供動力，拖動皮帶按照一定方向運動，此時，結合具體需求，科學調整皮帶寬度和機械運輸效率便可輕松實現自動化運煤目標。除此之外，隨著新時期自動化技術實現突破，PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）得到了大面積應用，利用PLC實現自由化編程，從而對皮帶運輸機的運行過程實現全覆蓋式管控，可以為設備安全、穩定、可靠運行夯實基礎。

2.3 支護自動化

煤礦開采過程中頂板支護管理自動化也是一項重點研發內容，隨著綜采技術的出現，在綜采工作面下，可借助機械實現自動化支護。實際應用時，發揮液壓支架的性能優勢，圍繞液壓支架的基本工作原理，科學調控液壓支架的運動動作，實現“降架—移架—升架”過程自動化操控，這是自動化支護的基礎。因此，在煤礦開采工作中，利用自動化系統在采煤機和液壓支架之間構建信息通路，構建電液控制系統，預先結合開采工作具體步驟設定參數，例如，在回采完成時，依靠電液控制系統發出指令，控制液壓支架降架，并指引采煤機帶動液壓支架向前移動到新開采為主，到達指定位置后，電液控制系統暫停采煤機動作，激發液壓支架升架，按照標準進行支護，支護完成后，傳達信號給電液控制系統，系統向采煤機傳達工作指令，此時可繼續進行開采工作，之后重復性進行上述步驟，可實現自動化支護控制。上述方案依靠機械自動化技術取代人工拖移機械設備，這對于大幅度提高工作效率、保證人員安全提供了支持。

3 煤礦開采中機械自動化技術未來發展分析

結合上文對煤礦開采中機械自動化技術應用的研究，可對未來發展方向有一定的了解，新時期煤炭行業發展，如表1所示，在此結合現狀和實際應用情況，對煤礦開采機械自動化技術的未來發展提出2點意見。

表1 新時期煤炭行業發展過程總結

3.1 越來越多的現代化技術融入其中，推動智能化水平提升

目前，機械自動化應用主要集中在機械聯合應用、自動化控制系統研發兩方面，結合我國技術研發水平來看，很多新技術存在與煤礦開采聯合應用的可能，例如，煤與瓦斯協調開采技術、人工智能等，都是未來發展的可行方向。從此方向來看，促使煤礦企業更好地將機械自動化和現代化技術融入其中是發展的必然趨勢。

3.2 將綜合采煤遠程監控和專家診斷系統融入其中

煤礦開采過程中，將遠程監控系統和專家針對系統融入其中，可有效提升煤礦開采工作效率和延長設備使用壽命。上述兩個系統已經在煤炭行業中發揮效用，例如，井下皮帶運輸系統中利用遠程監控實現自動化運輸管理，簡化人工管理步驟，規避人為失誤的可能。而專家診斷系統在工業領域應用愈加廣泛，利用大數據技術、網絡技術和通信技術，構建信息庫，實現多元化、流暢信息自動化收集、共享及分析，可為智能化管控診斷夯實基礎。但專家診斷系統在煤礦開采中應用較少，憑借其優勢，在未來將大面積應用在煤礦開采工作中，依靠上述系統實現故障遠程監控、智能診斷及自動化分析處理，對助力采煤工作向自動化方向發展提供助力。

4 結語

綜合來看，本文從實際出發，全面分析當前我國機械自動化技術發展現狀和煤礦開采工作現狀，并從技術角度探究我國煤礦開采中機械自動化技術應用情況，按照裝煤自動化、運煤自動化和支護自動化三方面進行分析，最后結合當前現狀和應用情況，對煤礦開采工作未來發展提出兩點個人看法，希望本文的研究，可為我國煤礦產業進一步向自動化、智能化方向發展提供參考。