煤矿岩巷快速掘进的自动化技术研究与应用

2019-02-19冯广奎

城市建设理论研究（电子版） 2019年8期

冯广奎

中煤第五建设有限公司第三工程处江苏徐州 221140

引言

自从在煤矿生产的过程中引进了机电集成技术，煤矿公司在安全、高效生产的框架内形成了一个依托科学和技术的高速发展阶段。旧有的传统生产的机械设备已经基本上淘汰升级，完全符合现代化生产的需要，并成功地完成了机电的高度集成。煤矿企业现代化道路.将计算机、信息技术和自动控制技术完整的集成融入到机械设备里面，加促了中国矿业技术的跨越式发展，已成为煤矿机电产品现代化的重要手段。

1 煤矿机电一体化技术

伴随着信息技术以及工业机械设备的不断发展，煤矿企业的采矿机械设备集机械、电子、自动控制技术于一体。它是煤矿企业安全生产环节最为可靠的机械设备，是多种设备性能的综合体。它是生产自动化技术在工业生产中的最为现实的展现，一体化设备的应用不仅提高了煤矿企业对于电力供应、通风排水和改善煤矿企业的生产效率以及煤炭开采质量。这些机械设备的强度和使用性能也直接影响着煤炭企业的经济效益，因为设备应用可以不断提高煤矿开采质量和生产效率，成为评价煤矿机械技术现代化程度的重要判定指标。伴随着相关技术的进步，煤矿机电产品的应用属性不断得到完善，具有安全、便捷、高效的优点，安装操作以及后期的保修维护都变得更加智能、更为方便。

目前，在煤矿机械设备中广泛、大量的使用微机和微处理器的电子控制设备，现代煤矿机械的电子控制系统是一体化设备的重要组成部分。这套控制系统可以实时的监测运行状态和运行故障的自动诊断，煤矿企业需要更好的应用电气设备以及电子控制系统的功能，这是对不断改进电气控制，以及实现煤矿机械的固有功能的必须前提。同事，相关设备的操作人员以及设备维修保养的工作人员丢需要充分的清楚、了解设备的全部情况，随着煤矿机械设备的日益普及，复杂的机械设备使得后期的维修和使用都将面临巨大的困难。因此，煤矿企业的工作人员，必须要提升综合技术能力和管理水平。

2 掘锚一体自动化快速掘进技术

自动快速掘进的第一步是自动截割。通过系统内设的运算程序，可以得到截割的3D坐标，并且建立起清楚的计算模型，利用传感器设备对截割的位置进行检测，得到了实时的处理结果。利用计算机系统对截割头进行识别，对其轨迹进行仿真分析，得出截割工作的具体导航方向，在获得轨迹后，对具体部件进行比较，利用控制技术对轨道进行调整，使煤炭工业实现自动的断面控制。采用综合自动化技术，通过可视化远程控制，实现可视化远程控制和管理，是保证掘进施工快速进行的必要手段。机械控制系统中的实时通信技术是远程控制机械设备的核心技术之一，机械设备的运行是通过隧道监控方法控制的，采集到的图像信息以数字形式传输，使得控制中心可以指导设备的运行指令，可视化最主要的工作环节，减少安全事故的发生。

在掘锚的机械设备使用过程中，应用机电一体化的技术，采用了湿式的除尘方案。这种除尘方法的工作原理是利用旋转气流发生器和集尘器推动空气附在风筛上形成风墙。由风能驱动集尘器吸进粉尘同时释放出过滤粉尘后的空气。采用自动化输送技术实现对作业的控制。该设备通过网络以连接到地面的控制机房。通过控制相应的数据信息，将井下的烟雾、温度等信息接收到控制器中，实现了对工作面设备的管理和控制，同时，为了避免设备传输信息的影响，必须对输送带和自动变速器进行合理的控制。为了实现该系统的集成化技术，需要在隧道工程自动化过程中注意粉尘等环境因素的影响，将生产系统与安全系统相结合，完成有效输送的工作。

3 快速掘进技术研究实效分析

随着煤矿企业对地下的矿产开采的不断深入，某矿区顶板岩性由于过度开采发生了性质的变化，同时矿井的煤层越来越弱，越来越易受冲击破坏，使煤矿开挖难以继续进行。井下的地质构造十分复杂，导致巷道的边坡变大，最为主要的是这个矿区缺乏先进的挖掘机械设备，传统的老旧设备没有很强的破碎能力，当岩石硬度系数比较大时，就很难进行切割，设备运行的速度会并大大降低，甚至会造成机械设备的损坏。上述问题给该矿区的开采工作带来了非常严重的影响。

在解决矿区传统的机械设备在这种特殊的地质环境下产生的问题上，可以通过掘锚一体化的机械设备实现煤矿开挖与支护的分别进行。支护与开挖的结合很好的解决了该矿区所遇到的问题。该机械设备它可以同时进行切割、装载和完成巷道的支撑工作，显著地提高了施工操作人员的操作水平。这是一种普遍应用的采矿技术，它对煤体损伤小，能够及时的完成巷道的支护结构，创新的技术手段不仅提高了煤矿企业的工作效率，也大大增加了生产的安全性。

除了上述矿区外，还有一个煤矿企业采用了掘锚的机电一体化设备进行井下采煤的自动化生产，大大的减少了井下采煤工人数量，同事显著提高了煤炭采掘的效率，节约了百万元的劳动成本，同时由于采掘效率的提高，该煤矿获得了千万元的直接经济效益。通过使用掘锚机设备进行自动化生产和快速的煤炭掘进后，不仅在机械设备上而且在采掘的技术上都有了非常显著的改变。

目前矿用挖掘机与锚机集成，自动化程度高。它将机器、电源、电子设备和计算机控制系统等集成到机械设备中中，简化了驱动装置的结构，全面提高了电气设备安装和使用的稳定性和可靠性，部件配置也变得更加方便。数字化开采机械设备在煤炭企业的使用已成为煤炭工业机械一体化的主要发展方向，原则上可以用国产产品替代进口产品。因为目前的国产机械设备已经拥有了独立的知识产权，设备操作简单容易，质量可靠，且技术比较先进。