机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用

刘勋

摘要：本文通过对煤矿掘进工作中自动化技术的应用现状分析，研究了机电自动化技术在煤矿掘进工作中的具体应用。 关键词：机电自动化技术;煤矿掘进工作面;实践应用 随着时代的发展以及科技的不断进步，在我国当前的煤矿掘进工作中， 相比于之前，相关技术和设备水平都得到了显著提高，但在自动化方面还 存在一定缺陷和不足，因此也对工作效率和质量产生了直接影响。在此情 况下，机电自动化技术应用而生，通过该技术在煤矿掘进工作中的实际应 用，不仅大幅度提高了工作效率，同时也促进了煤矿生产的可靠性与安全性，综合应用效果显著，对于煤矿生产行业的可持续稳定发展很有帮助。

1 煤矿掘进工作中自动化技术的应用现状分析

不同的煤炭生产模式，煤矿掘进工作内容也各不相同，其属于一项系统性、复杂性、综合性的工程，其中，煤巷掘进是其中一个重点控制对象， 实践过程中，结掘进工作的不同，一般可将輸入作为断面依据和参考，逐 步完成煤矿支护、割煤运输等工作，但在开展这些工作的过程中，通常会 涉及到一系列安全方面的问题，具体如通风排水、运输材料、现场供电人 员定位、现场监控等等。从整体上来看，通过机电自动化技术在煤矿掘进 工作中的实践应用，能够确保掘进工作时刻处于安全、稳定状态，且工作 效率也得到了大幅度提高，提升了相关硬件设备的抗磨损能力。总之，在 煤矿掘进工作中，应用自动化技术刻不容缓。

2 机电自动化技术在煤矿掘进工作中的实践应用

2.1 掘进机监控技术 在开展煤矿掘进工作的过程中，通过掘进机监控技术的实践应用，能 够实现对现场工作情况的实时监控，与此同时还能够精准、及时的掌握 各种工作面信息，具体如掘进速度、孔隙水压力等等，之后在计算机系统 的辅助之下，为现场工作人员提供合理决策。在开展自动化监测工作的过 程中，通常需要借助上位机所采集的相关数据来进行，之后通过组态软件 进行完整监测，其具体功能主要包括屏幕显示、数据处理、数据存储、参 数显示等等，上位机以 PC 机为主，下位机 PLC 控制系统和现场从站系 统为主，之后借助相关软件，使相关工作人员和机械设备进行交互，实现 对地表沉降量的实时、精准监测。

2.2 掘进机煤岩识别技术 由于岩石和煤矿层在硬度上存在一定差别，因此也决定了掘进机截割 负荷的差异，截割电机设备的旋转油缸压力、电流、升降油缸压力等都会 对掘进速度产生影响，结合这些参数，便可以对岩石层与煤矿层的界面进 行判断，提高煤矿开采工作效率。

2.3 掘锚一体化技术 以往的临时支护在具体施工中进行应用时，由于是采取了支护与决定 分开的方法，因此也会对决定效率产生直接影响，且安全性能较低，现场 工作强度较大，由此也限制了其广泛应用。在此情况下，掘锚一体化技术 应运而生，其主要是将锚护装置安装在掘进及设备上，该装置一般是由分 流集油阀、顶架、伸缩油缸、管路等共同构成。实践过程中，借助掘进机 设备自身的液压系统，之后对液压阀进行切换，使之变为支护油路，在完 成支护之后，还需要对液压阀进行切换，使之变为掘进作业油路，上述操作不仅不会对正常的决定作业产生影响，同时具有可靠性高、操作便捷的优势。

2.4 掘进机自动截割技术 实践过程中，通过截割轨迹调整、自动截割导航、截割头空间位置坐 标等，完成掘进机的自动化结构工作，与此同时，也实现了对传感器技术、 运动控制技术以及数控加工技术的合理应用。在煤矿巷道中，一般可将掘 进机工作位置划分为偏心以及对心两种工作状态。 在偏心的工作状态下，掘进机在运行过程中，经常会受到不平衡倾覆 力的干扰和影响，从而产生较大的噪音和震动，因此，正常情况下，都是 采取对心状态。通过对切割轨迹参数以及截割面参数进行合理设置，能够 确保设备按照要求和轨迹逐步完成截割工作，最后进入运动控制器进行闭 环控制，从而大幅度提升系统的控制效率和精度。

2.5 自动排水、探水技术 在煤矿掘进工作中，透水事故危害严重，属于重大恶性事故，在开展 煤矿掘进工作的过程中，溶洞、裂隙、断层等均有可能导致涌水现象，因 此，在正式开展工作之前，相关工作人员须强化对可疑突水地段进行监测， 之后开展一段距离的掘进工作，再进行探测，整个施工过程虽然会对生产 效率产生一定影响，但对于掘进安全性的提高却很有帮助。实践过程中， 可将激光追踪仪器安装在掘进机设备上，同时选择合适的距离对 3D 传感 器进行安装，将 PLC 控制系统设置在控制柜中。结合掘进距离和探水深度，每次掘进到预定的距离之后，需要停止作业，之后再对掘进程序进行重启， 从而真正实现无人监管。自动排水技术，其一般是由水泵、低压防爆开关 电机、液压控制器等共同构成，属于一种先进的排水系统，实践过程中， 通过保护动作和紧急情况手动操作功能的设置，能够有效避免排干水后设 备继续运行，而对水泵产生损坏和影响。

2.6 通风监测系统 在煤矿掘进工作中，通风状况与煤矿生产安全性稳定性息息相关，为 了能够对各工作面通风情况进行及时精准的监测和了解，可对自动化控制 技术进行应用。实践过程中，该控制模式多种多样，相关工作人员可结合 实际情况选择相应的工程模式。通风监控系统，主要分为终端设备、智能 通风控制子站、地面集控中心等共同构成，其中，地面集控中心处于核心 关键地位，能够实现对设备相关数据的有效处理与分析。与此同时，还能 够对风速信息、风量信息以及瓦斯浓度分布状况进行实时显示，控制子站 一般是由 PLC 控制系统、光纤交换器等共同构成，能够实现对数据信息的 实时采集，同时也能对通风机通信等进行有效控制。 终端设备能够对通风机、电流信息、电压信息、掘进工作面、温度等 信息进行实时采集，同时结合控制子站指令，对通风机的开机转速以及开 度进行控制。

2.7 自动化运输技术 在工作室中通过对掘进工作面运输机运行状况进行集中监控，可通过 控制器，对除尘风机开关、输送机、电机开关、掘进机状态等信息进行联 合控制，最后进入多功能终端，对输送机温度、电机电流、运行速度等数 据进行实时采集，同时结合相应的控制模式，对于故障问题进行及时发觉， 并在第一时间作出相应的保护动作，确保电话通知功能、急停功能等能够 顺利实现，推动着运输工作朝着自动化、智能化方向发展。

结语 综上所述，随着计算机技术以及微电子技术的不断发展，也为机电一 体化技术及其相关设备，在煤矿生产过程中的广泛应用提供了便利条件。 机电一体化技术主要包括掘进机监控技术、掘进机自动截割技术、掘锚一 体化技术、通风监控系统、自动排水探水技术等等。通过这些技术在煤矿 掘进工作中的实践应用，不仅大幅度提高了工作质量和效率，同时也为工 作安全性和可靠性提供了良好保障，对于我国煤矿事业的可持续稳定发展 很有帮助。

参考文献：

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