机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用

2019-12-02李浙

电子技术与软件工程 2019年14期

文/李浙

在煤矿生产行业中，随着各类机电自动化技术的产生和应用，大大提升了采煤质量和效率，同时还更好地保障了采煤安全。在煤矿生产中，煤矿掘进工作面是一项重要的作业环节，并且煤矿掘进工作面的技术水平直接影响着煤矿生产效率和安全。而若想提高煤矿掘进工作面技术水平，也必须要有效运用机电自动化技术。机电自动化技术是基于微电子技术、计算机技术等而发展出来的一系列先进技术，以下通过实践经验，来浅要谈谈其在煤矿掘进工作面中的应用，仅供参考。

1 岩层识别技术在煤矿掘进工作面中的应用

岩层识别水平在很大程度上影响着采煤效率，而若想提高岩层识别水平，则必须要合理控制煤矿掘进机的截割负荷大小及运行速度。煤矿掘进机的岩层识别原理是通过在同一巷道中截割不同的参数来判断岩层界面的情况。煤矿掘进机在截割煤层和岩层之时，无论是截割电流的变化、油缸旋转的变化、亦或升降压力的变化，均会对其识别能力产生一定的影响。煤矿掘进机在截割过程中，发挥对岩层参数的识别功能的是顶板和底板；当沿底板进行截割时，若在底板上面形成截割轨迹，则在遇到岩石后判断为夹矸，此时若要继续截割只需调节电磁比例阀；若在底板下面遇到岩石则判断为底板，此时可通过天宫截割头进行作业。

2 自动截割技术在煤矿掘进工作面中的应用

自动截割技术在煤矿掘进工作面中有着十分重要的应用，该技术在实际应用中往往会与传感器技术、数控加工技术、运动控制技术等相结合使用，从而实时获取截割轨迹和截割头空间位置坐标，以便根据这些信息来随时调整煤矿掘进机的运行参数。煤矿掘进机在开展巷道作业之时，可分为对心和偏心两种运行状态，在对心状态下只按一般操作流程操作即可，但当因受到的倾覆力不平衡而发生偏心时，则必须要合理调整截割面参数和轨迹，否则会产生较大噪音和振动。同时，为进一步提高煤矿掘进机作业的精准度，还需通过DSP运动控制器进行闭环控制。

3 自动监控技术在煤矿掘进工作面中的应用

由于煤矿生产环境复杂、危险性高，一不小心即可能发生生产安全事故，所以必须要通过有效的监控技术来全面监控采煤作业情况，以便及时发现安全隐患，及时进行处理。而若想提高采煤监控水平，就必须要积极应用先进的自动监控技术。就现状来看，我国大部分的煤矿井深度都在500-1000米之间，属于深井作业，面对的煤矿井工作环境十分复杂，所以必须要对实际生产情况进行实时监控。目前常用的自动监控技术有很多，如井下安全监控技术、井下作业人员定位跟踪技术、电网监控系统、井下通信系统及工业电视等。这些自动监控技术大多是通过组态软件而实现的，其主要功能是对采煤数据信息进行存储、整理及参数显示等。通过先进的自动监控技术，可以及时跟踪了解煤矿掘进工作面的实际工作情况，例如跟踪监控掘进速度、空隙水压力等。并且，当自动监控系统监控到相关数据信息后，还会在第一时间将数据信息传入到矿井信息控制中心，以便工作人员可以及时根据煤矿掘进工作面的实际运行环境来做出相应的决策。如果发现煤矿掘进工作面的实际运行环境不适合继续作业的话，工作人员应当要立刻通知现场作业人员撤离，以免发生安全事故，造成不必要的损失。

4 掘锚一体化技术在煤矿掘进工作面中的应用

在煤矿掘进工作面作业过程中，通常都需要搭建临时的支护设施。在以往的作业中，多是基于“一掘一支”的原则，对掘进工作与支护搭建工作进行分开作业，但是这样的劳动强度较大、作业时间较长，所以不但作业效率低，并且很容易使工作人员感到疲劳，从而引发一些安全事故。而现在，随着掘锚一体化技术的发展及其在煤矿掘进工作面中的应用，这一问题得到了有效的改善。掘锚一体化技术是指通过在煤矿掘进机上方安装上一个配套的锚护装置，以使煤矿掘进机在保持不退机的情况下能够顺利完成顶帮锚杆支护。该掘锚一体化装置主要由以下几部分组成：升降油缸、伸缩油缸、顶架、换向阀及管理和分流集阀。在实际作业过程中，掘锚一体化装置可以根据煤矿掘进机的液压系统液压阀而自动切换到掘进作业的油路，以实现顶帮锚杆支护。

5 掘进机自动纠偏技术在煤矿掘进工作面中的应用

在煤矿掘进工作面作业过程中，截割落煤、装煤及运煤的整个流程至下一个截割工作流程的环节中，必须要保证煤矿掘进机是始终沿巷道中心线进行前进的，而不能发生偏移情况。一旦在其过程中发生了偏移，则必须在下一个掘进工作任务开始前先进行自动纠偏，而这就需要运用到掘进机自动纠偏技术。在掘进机自动纠偏技术中，主要是利用三维电子罗盘仪来判断煤矿掘进机的掘进方向。三维电子罗盘仪可以根据正北方向和掘进方向的夹角来准确判断煤矿掘进机巷道的中心线和中性线的角度偏差，然后据此以激光指示仪来指正掘进方向。

6 通风监控系统在煤矿掘进工作面中的应用

在煤矿生产过程中，煤矿井的通风情况具有很大的影响。一旦煤矿井的通风系统出现了故障，导致无法及时排出瓦斯，那么当煤矿井中的瓦斯浓度增加到一定程度时，即可引起瓦斯爆炸，从而酿成严重的事故。应用通风监控系统，可以对煤矿井的通风情况进行有效的监控。通风监控系统主要是由三部分组成的，分别是：终端设备、智能通风控制站及地面集控中心。其中，最关键的一部分是地面集控中心，对煤矿掘进工作面的通风设备检测数据信息的处理和分析即是由地面集控中心来完成的，同时地面集控中心还负责在屏幕上显示出通风设备的运行情况、通风量及瓦斯浓度等信息。

7 运输自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用

运输环节也是煤矿生产中的一个重要环节，随着煤矿生产要求的不断提高，对运输要求也越来越高，尤其是煤矿井下作业的运输。所以，为了满足煤矿井下作业的运输需求，运输自动化技术应运而生。运输自动化技术的工作原理是通过控制室来集中控制输送机，并且其中还带有设备采集终端，可对输送机的机尾、堆煤、速度、温度及电流等信息进行实时采集，一旦发生故障即会自动报警和叫停。