机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的运用

翟国喜 郑旭东

摘要：时代的快速发展及科技的不断进步推动了国民经济的发展，在这一过程中，煤炭能源起着不可忽视的作用。现阶段我国煤矿掘进较以前有了很大的提高，无论是技术还是设备均有明显提高，但自动化方面却存在一定的不足，因此降低了煤矿掘进工作效率及工作质量。以此为背景，机电自动化技术顺势而生，将机电自动化技术应用于煤矿掘进工作中，既能提高生产效率，还能保障煤矿生产的安全性，对煤矿企业长期可持续发展有着重要的推动作用。

关键词：机电自动化技术;煤矿掘进;工作面

随着学科技术的发展，各种机电自动化技术不断被应用于煤矿生产行业中，有效的提高了采煤质量及工作效率，同时更好的确保了采煤工作人员的安全性。煤矿掘进工作面是一项非常重要的作业环节，掘进工作面的技术水平直接影响着煤矿的安全和效率。为了确保人们对煤炭的需求量，煤矿开采不得不进入深井作业阶段。而深井采煤作业难度大，环境复杂，必须通过机电设备实现开采，这就势必会使用到机电技术，然而我国部分煤矿企业机电设备滞后，未能得到升级和更新，生产效率较低，严重的会埋下一系列的安全隐患。

1、我国煤矿开采发展现状

煤炭是生活中的常见能源，也是我国的重要能源。在我国煤炭资源开采是一项重要的产业，也可以说是国民产业。科技随着经济的发展越发先进，越来越多的技术被应用于煤炭开采中，例如电子通信技术，该技术的运用提高了煤炭的生产效率，促进了煤炭行业的发展。我国是煤炭大国，一些煤炭大省的采煤量十分巨大，煤炭质量在世界上也占有一定地位。在煤炭开采中，自动化技术的应用使我国煤炭生产水平逐渐接近世界水平。然而回到现实中，我国煤炭行业在某些方面与其他国家依然存在差异，煤炭掘进工作面是现阶段的最大限制因素，阻碍了煤炭行业的发展，因此自动化技术的研究成为当前煤炭发展的重点内容。

2、煤矿掘进工作面自动化系统

2.1概念

现阶段我国煤矿开采已发展到深井作业，在工作中使用了大量的生产设备，而这些设备的操作对环境的要求较高，如环境未达标，就会影响设备的正常运行。机电自动化技术的应用，可以准确的测量出各项工作数据，进而形成掘进自动运转。掘进面是一项极为复杂的系统工程，要想全面实现自动化生产，就要将煤巷掘进当成一个控制对象，它的输出是以断面的需求成形的原煤和煤巷为依据的，将煤壁当成一个控制目标。

2.2应用范围

我国的煤矿资源丰富且地质条件各不相同，煤层最浅不足一米，最深十几米，而煤矿掘进主要使用的是单巷掘进模式。煤矿的巷道是以单巷进尺应用技术，我国当前使用的是综合机器，例如：悬臂式掘进机、通风除尘机、转载机等。悬臂式掘进机是重要配备机器，主要共走内容是掘进作业面实施采煤，割煤，装煤，因此要想促进掘进工作面的智能化发展，必须对掘进工作面实施智能化探究，并以悬臂式掘进机为主。

3、机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用

煤炭掘进工作面自动化系统主要包含安全生产、高效生产两个主要内容。安全生产是利用掘进工作面自动化技术解决工作时出现的震动、瓦斯、通风、粉尘等问题。而高效生产则是通过掘锚机组的运输自动化和集成系统等问题。

3.1岩层识别技术

岩层识别技术的高低直接影响着煤矿开采的效率，掘进机截割负荷大小的不同则直接影响了煤层和岩层的识别能力，体现在掘进机截割作业的速度。掘进机对煤层和岩层开展截割时，截割电流、升降压力、油缸旋转等因素的变化也会对煤层的识别造成影响，掘进机识别煤层主要通过判断同一巷道截割的不同参数完成的，在掘进机截割中，顶板、底板也会依据岩层和煤层的参数进行识别。例如：当掘进机截割底板时，若在底板以上形成截割轨迹，当其遇到岩石后便可判断为夹矸，这时工作人员需调节电磁比例阀继续开展截割。如果截割底板下面遇到岩石则判断为底板，便可通过天宫截割头开展作业，直到发现煤层。

3.2通风监察技术

通风状况对煤矿掘进工作面施工的安全系数有着一定的影响作用。为了确保工作人员在地面便可实时掌握各个工作面的通风情况，对其开展实时监控就必须依靠自动化控制技术。而现阶段自动化控制模式纷繁多样，自动化通风控制子站，终端设备，地面控制中心则是检查系统的三大构成部分，地面控制中心则是监察系统的核心，主要负责分析处理各个共走面上传的实时数据，同时显示出不同工作面的风速、风量、瓦斯浓度等信息。自动化通风控制子站则由光纤交换器、隔爆光端机、PLC控制仪等设备组成，负责采集数据、传递数据;而终端设备的主要功能是收集各个工作面的相关数据，同时以通风控制子站的指令为依据把控通风设备及电机。

3.3自动监控技术

煤矿生产危险性较高，一不小心就可能诱发安全事故，因此必须全面监控采煤作业的具体情况，以便发现安全隐患后能够及时处理。要想提高监控水平，就要使用先进的自动监控技术。现阶段，我国部分煤矿井深度在500-1000米，均属于深井作业，所面临的工作环境更为复杂，这就需要对生产实际情况实施实时监控。当下常用的监控技术较多，例如电网监控系统、定位跟踪技术、安全监控系统、工业电视、井下通信系统等。一般是通过组态软件实现自动监控的，主要功能是存储、整理、显示采煤数据。利用先进的自动监控技术，能够随时掌握煤矿掘进工作面的实际情况，比如空隙水压力、跟踪监控掘进速度等。此外，监控系统得到所需数据后，会在第一时间将数据传到矿井信息控制中心，以便工作人员做出正确的决策。一旦发现工作环境不适合再作业就要立刻停止作业，工作人员要立即撤离现场，避免发生安全事故。

3.4自动截割技术

采煤掘进设备在工作中，应用自动切割技术及数控技术，配合外部传感器和远程操控系统，能够有效提高整个掘进工作面的煤炭资源开采效率及安全性。以设备运行轨迹及导航工作系统为依据，对数据信息加以分析和调整，掘进设备在巷道内工作时，掘进机必须严格按照操作流程和规范执行，如掘进工作的平衡性受到了影响，就会使掘进机在工作中偏离正常轨道，造成较大的噪音及不良振动问题，当出现这个问题后，工作人员就要以切割参数及运行轨迹为依据进行检测，确保掘进工作设备的切割头依照工作要求来工作，进而提高煤炭开采的工作效率。

3.5自动运输技術

煤矿行业的发展使得井下作业运输越来越重要，巷道维护的工作量也明显增加，因此实施运输自动化十分必要。掘进工作面的运输自动化技术就是利用控制室对输送机实施集中控制，控制器对带式输送机电机开关、除尘风机开关、掘进机状况等机械连锁控制。设备采集终端对输送机机尾、电机电流、速度、温度、堆煤等数据信息，一旦设备发生故障，控制器就会自动拨通紧急电话，叫急叫停，最终实现运输自动化。

结束语

总之随着计算机技术的不断发展，机电自动化技术及相关设备在煤矿生产中提供了便利条件。机电一体化技术在煤矿掘进工作中的实践不仅提高了工作效率和质量，也使人员的人身安全得到了保障，促进我国煤矿事业的长期稳定发展。

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（作者单位：焦作煤业（集团）新乡能源有限公司）