煤礦井下自動化高速掘進系統及應用分析

張致成，鄭 陽

（山東東山王樓煤礦有限公司，山東 濟寧 272063）

1 煤礦井下自動化高速掘進系統特征優勢

煤礦井下自動化高速掘進系統的建設是一項系統性的工作，要融合多種現代化技術手段以及工藝設備，基于煤礦井下作業環境特征、施工需求以及工藝手段、機械設備等多種因素進行綜合分析。在自動化技術支持之下進行協同管理，聯合多種設備才可以實現自動化管理。

利用自動化系統進行處理可以切實優化工作流程，實現掘進巷道工藝流程的統一性管理，利用臨時支護設備以及系統進行綜合性的控制，可以有效提高資源利用效率，降低人工支護隱患問題，成本低廉，穩定性、可靠性高。

通過自動化技術以及設備的聯合應用，可以有效滿足不同環境的作業需求，在自動化技術支持之下，聯合應用多種設備，構建一個標準化的自動化高速掘進系統，基于網絡建設、計算機管理以及AI 等技術進行綜合管理，可以提高工作效率，降低人力以及物力、機械設備資源的投入，在控制成本的同時充分提高了開采作業的安全性。基于自動化高速掘進系統進行綜合管理，確定設備以及管理方案，實現協同化綜合管控，可以在保障系統運行的安全同時提高系統的穩定性，降低操作難度，保障各項作業的有序開展。基于自動化技術進行自動化高速掘進系統以及設備的綜合調控，實現程序的優化，以及參數的調整，可以有效提高工作效率，實現集中化、模塊化的綜合控制[1]。

2 煤礦井下自動化高速掘進系統構建

煤礦井下自動化高速掘進系統在構建中要基于煤礦作業需求、環境以及工藝參數、支護要求等多種因素進行綜合分析，在智能化、自動化技術手段支持之下進行系統組合以及構建，保障系統性能擴展性良好，這樣則可以滿足系統升級以及發展的實際需求。

2.1 主要設備

高速掘進系統主要包括掘進設備、運錨機以及輸送、自移支護等相關設備。在掘進施工中，掘進機可以通過系統控制進行自動化的處理，利用自主截割控制系統進行掘進落煤，基于系統流程進行落料的轉送傳輸，通過輸送機進行自動化處理。隨著掘進進程的推進，設備會根據實際狀況進行支護狀態優化以及調節，這樣則可以實現同步協同性處理，為截割作業提高有效支護性處理。掘進機在移動中會通過系統進行自動的打孔、固定錨桿等結構，可以實現永久的支護效果。通過通風系統則可以輸送空氣，充分提高整體安全性。

煤礦井下高速掘進系統主要是利用自動化支護設備實現自動化控制，通過自移動自動支護設備則可以實現掘進、運錨設備的自動化匹配，可以有效解決傳統掘進的問題，提高綜合質效。

2.2 智能技術

基于自動化技術以及智能化技術手段，聯合傳感器、AI、大數據以及5G、計算機網絡技術構建遠程控制以及智能管理系統。基于系統進行數據分析以及綜合控制處理，通過對各個系統設備的綜合調控，實現遠程化、智能化的調控，這樣則可以在提高工作效率的同時充分保障掘進施工的安全性。

在作業期間利用高速掘進系統可以自動化挖掘、運輸的控制，有利于提高綜合質效。在開展中，通過高速掘進系統進行處理，對每層先進行先挖后掘的施工處理，工作人員基于實際狀況進行綜合分析，觀察運行工況，及時調整優化，可以實現自動化、智能化的綜合控制，有效提高資源利用效率，避免人工失誤等問題[2]。

總而言之，高質量的施工是高質量建筑的基礎，優質工程的筑造一直都是所有施工企業的追求目標。對于建筑行業而言，其質量關系到人們日常生活工作和生命財產的安全。而建筑工程的施工是一項復雜和多工種協同操作、多項技術的交叉應用過程，建設單位要將質量管理貫穿于整個工程建設過程，才能造出合格的優質工程。

3 煤礦井下自動化高速掘進系統應用

煤礦井下綜采作業主要是進行截割、臨時性、永久性支護施工，結合多種設備以及技術手段，進行綜合性的管理，涉及諸多的工序以及設備手段，在施工中具有復雜性的特征，而受到煤礦井下作業環境、地質結構以及施工作業安全等多種因素的影響，會增加施工的難度，容易出現多種安全隱患問題。通過綜采面自動化技術進行有效控制，可以有效聯合多個不同系統進行綜合控制，實現協同作業，在自移式支護以及智能化控制的共同支持之下，有效提高綜采效率，在最大程度上提高施工作業的安全性。系統主要對應用設備以及控制流程進行規范化的管理，實現流程化、精細化的控制，這樣才可以切實保障煤礦井下綜采綜合質效。

3.1 高速掘進系統結構

煤礦井下作業運行高速掘進系統，可以通過自動支護設備實現綜合性控制，基于系統參數進行操作控制，協調其他設備以及裝置實現同步作用。合理應用此系統可以有效提高工作效率，實現智能化控制。在系統應用中要基于實際狀況配置多種設備以及輔助措施，在通風以及輸送系統的支持下進行綜合控制[3]。

系統在運行中基于自動化系統，進行智能化挖掘以及運輸管理，可以降低人工作業的安全以及效率等問題，在提高施工速度的同時保障了施工綜合效率。在施工中要基于實際狀況進行參數控制以及優化，基于具體狀況進行綜合控制，可以切實滿足不同環境的不同應用需求。此系統在應用中要做好技術分析，基于性能、功能進行優化設計，通過參數調整等方式切實增強運行的可靠性。基于環境變化以及施工需求，確定設備的具體參數、尺寸，提高系統的應用性能。可以通過鉆機等設備輔助處理，在多種設備的配套組合之下，滿足不同強度、環境的不同應用需求，在自動化系統的遠程操作之下進行支護設備的設置，可以保障系統正常、系統性地移動。

在掘進設備應用中，通過系統進行綜合性的控制，充分提高了設備運行的配合性以及協調性，有利于提高運行的安全性、穩定性。強化過程控制以及綜合管理，以提高井下作業的安全性。而在設備的內部具有良好伸縮性，通過自動化技術進行處理，可以有效延遲壽命，降低成本，增強作業的安全性。

3.2 自移式支護設備結構

此系統在應用中主要是實現挖掘支護的穩定性，保障掘進作業的整體安全性。自移式支護設備主要包括支架、支撐系統以及頂梁等三個部分構成，利用支架系統進行支護處理，有效避免在施工過程中出現塌落等問題，增強了系統運行的安全性。通過自動化以及智能化技術可以進行自動控制，結構穩定，應用強度以及承載能力、負荷能力較強，可以實現平穩的移動；對于環境有著較強的適應性能，可以實現綜合性挖掘，對于在挖掘中存在的各種隱患以及突發性問題可以根據實際狀況進行處理。在應用中基于系統進行工作內容、要求的信息輸入，做好信息分析，基于結構優化系統設備的性能，切實凸顯不同模塊的基礎功能，在不同模塊以及系統的共同配合之下進行協調管理，則可以提高綜合效率，保障整體安全性。

此系統可以通過組合的方式實現各個奇數組、偶數組的串聯處理，構建一個“門”結構，這樣則可以構建一個跨越的支護模式，可以有效保護掘進的整體性。在系統設計以及設備的構建處理中，要做好支架系統的整體設計，保障系統要設置獨立可以調度的支護高度功能、傾斜度的控制調整功能，通過獨立性的設計可以有效滿足各種復雜的井下地質環境，可以有效增強結構對環境的適應能力，同時可以有效處理在掘進作業中遇到的各種突發性問題。在支護裝置的兩側則通過設置側支撐結構的方式，強化側面的支護保護處理，這樣可以有效保護側面結構的穩定性，避免在掘進施工中出現側向的垮落等問題。在支護裝置上側則通過設置“X”頂梁的方式進行處理，這樣在提高支護面積的同時可以增強結構的穩定性[4]。

同時，在系統設備應用中要合理控制電信號，可以利用油缸驅動實現自移式支護樁的動作以及處理，充分提高結構的整體緊密性，增強系統運行的靠性，減少在運行中存在的諸多隱患問題，切實提高施工質效。

3.3 支護裝置支架結構

支護裝置的支架結構主要通過奇數以及偶數兩個組的支架共同構成，其中兩種類型的支架相互配合，可以有效提高整體支撐以及綜合保護性能。在系統應用中可以有效增強系統的靈活性，滿足系統不同的運行需求。在不同的支架組合中要基于內部結構差異性，根據實際狀況進行組合配置，這樣可以有效增強結構的穩定性，通過模塊化的方式進行綜合控制，滿足系統在不同運行環境中的支架結構性能的需求。

3.3.1 奇數組結構

奇數組結構主要包括頂梁、前探梁以及支架立柱、平移等不同的部分。其中前探梁結構主要的功能就是在支護處理中進行鋼絲網、錨索等輔助工具以及設備的設置；對頂梁進行油缸的獨立性管控，這樣可以獲得相對較大的支護傾角，有效滿足巷道頂板的不同應用需求，充分提高結構的整體穩定性。

支架立柱屬于套筒結構，通過球體鉸接支座以及立柱等則可以構建一個整體性的結構。其中立柱的主要功能就是通過油缸進行調節控制，可以對高度參數等進行靈活的設置，進而滿足在不同地質條件之下的不同應用需求。平移機構的主要功能就是連接奇數以及偶數的支架，整體類似剪刀裝置模式，可以保障在移動中的整體平衡性、穩定性；在支護模式以及狀態條件中具有高度的靈活性，可以針對具體的問題采取針對性的策略。

3.3.2 偶數組結構

相對于奇數組來說，在偶數組中的直接結構中沒有設置前探梁的結構，其只需要兩個頂梁。偶數組的主要功能是配合奇數組支架操作，可以實現互相支持以及處理，進而為支架的移動以及頂板的運行提供充足的支護面積。

同時，兩組支架的側面支撐能力以及結構具有顯著差異，但是其主要的功能就是通過多種支架架構模式進行互相配合，通過交替支撐等方式進行組合處理，達到提高整體支撐能力的目的，進而有效增加側面支護的范圍。此種類型的支護模式整體控制性良好，具有較強的連接性能，同時其操作簡單便捷，可以有效保障煤礦挖掘作業的穩定性、安全性。

3.4 掘進支護自動化系統

自動化管理系統可以實現綜合性、智能化控制，在分析多種數據的同時進行綜合處理，確定方案以及關鍵手段，可以提高綜合質效。在煤礦掘進施工中合理應用自動化系統，可以有效擴展工作面積以及范圍，同時也可以解決挖掘問題，完善施工作業，優化工作內容，提高施工整體安全性。

為了提高工作效率，在自動系統的應用中要基于具體狀況進行綜合分析，通過多種技術手段進行性能的優化以及完善，提高系統的自動化、智能化管理程度，保障系統運行的穩定性，這樣則可以有效避免因為環境、人工操作等因素產生的不良影響，切實保障煤礦井下作業的安全性、穩定性。在現代技術手段的支持之下，井下自動化高速掘進系統要融合多種現代技術以及手段，通過大數據、人工智能以及傳感器、物聯網聯合應用，保障系統運行的智慧化發展，實現機械化控制，這樣才可以增強煤礦井下設備的適應性，提高掘進作業的安全性[5]。

4 結束語

在井下作業中應用煤礦井下自動化高速掘進系統，合理應用多種自動化設備以及技術手段，可以實現設備、運錨設備的自動化控制，通過多種不同設備以及系統的綜合處理，聯合智慧技術手段，進行交互性管理，基于模塊化的方式強化支護管理，可以提高支架的靈活性，增強適應性，有效滿足不同掘進環境的不同需求，實現方案優化、技術創新，有利于提高煤礦掘進施工的智慧化、機械化發展。