煤矿井下自动化综采工艺的应用研究

王国富

[摘    要]隨着我国社会经济的快速发展，对煤炭资源的需求量持续增加，传统的井下综采技术以及模式已无法满足于社会发展的需求。煤炭生产企业开始利用先进的工艺技术来实现井下综采作业整体效率的提升、降低综采作业人员工作量与难度等的目的。而在自动化与智能化技术快速发展的背景下，煤矿井下自动化综采工艺受到了广泛的关注。

[关键词]煤矿;井下;自动化;综采工艺

[中图分类号]TD823.97 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）05–000–02

Research on Application of Automatic Fully-mechanized

Mining Technology in Underground Coal Mine

Wang Guo-fu

[Abstract]With the rapid development of my country's social economy， the demand for coal resources continues to increase， and traditional underground fully mechanized mining technologies and models have long been unable to meet the needs of social development. Coal production companies have begun to use advanced technology to improve the overall efficiency of underground fully mechanized mining operations and reduce the workload and difficulty of fully mechanized mining personnel. Under the background of the rapid development of automation and intelligent technology， automated fully mechanized underground mining The craft has received extensive attention.

[Keywords]coal mine; underground; automation; fully mechanized mining technology

当前，煤矿井下综采存在自动化水平低、开采效率不佳等问题，为了提高煤矿开采的效率以及经济效益，必须加大煤矿井下自动化综采工艺的应用力度。利用智能化的综采设备，结合各个综采设备的操作程序与生产需求，制定自动化设备控制方案，有效地调节液压支架以及刮板输送机的实际运行状态，以此来实现无人化的综采面作业，降低综采面作业难度。

1 煤矿井下自动化综采工艺概述

煤矿井下综采技术的发展直接关系到煤矿开采行业的可持续性，先进技术手段的应用与发展不但能够改变全世界范围内煤炭资源开采的局面，并且能够最大程度上提高煤炭生产企业的经济效益，增强其市场核心竞争力，以技术促发展，实现企业的可持续发展。现阶段，我国煤矿井下综采工艺技术正在不断向着机械化、智能化以及自动化的方向发展。通过全综采设备的实际使用情况来看，不但能够进一步地提高采煤的质量，并且能够推动采煤设备的创新与研发力度，从而带动整个煤炭开采行业的进一步发展。然而现阶段我国的煤炭开采还存在技术层面上的局限，现阶段使用的各类综采设备都存在装机功率低、可靠性较低以及使用期限相对短等缺陷。大部分综采设备的零部件主要依赖于进口，因为IE零部件进口需要较长的时间，因此会造成延误工期等问题。同时，我国的地质条件相对复杂，各个地区的煤层分布存在不均匀性，因此煤矿井下综采作业的难度相对较大，综采设备的作用无法得到充分发挥。除此之外，煤矿井下综采工艺对于机械设备也有着相应的要求。必须正确认识到想要实现我国煤炭资源的高产高效，便必须积极推广与应用煤矿综采工艺技术，积极引进现代化的先进技术与设备，最大程度上优化煤矿井下开采的作业环境，如此才能够推动煤矿开采作业的机械化发展。并且现代化高产工艺的应用对于我国煤矿开采行业的进一步发展起到了至关重要的作用。针对煤矿开采的机械设备而言，综采设备以及综采工艺直接决定了煤矿井下综采作业的整体水平，而为了能够最大程度上发挥出综采工艺的积极作用，必须建立健全现代化的监管机制，加强电牵引采煤机以及大型刮板输送机等各类机械设备的应用力度。煤炭综采设备和建筑工程存在本质上的不同，现代化的综采工艺对于设备功率以及技术的要求相对较高，一旦设备发生了故障问题，便会导致煤炭开采无法继续，所以，综采设备完成安装之后必须做好相应的保养以及维修，保证设备的正常运行以及有效使用寿命[1]。

2 煤矿井下自动化综采工艺方案

由于煤矿井下机械化的综采作业主要是在采煤机截割的运行状态上完成，并且有效控制液压支架以及刮板输送机等设备，所以，煤矿井下自动化综采工艺的方案设计具备满足实际生产需求，控制逻辑必须充分考虑到现行的控制流程，建立健全煤矿井下自动化综采控制系统。在煤矿井下自动化综采控制系统当中，首先需要完成采煤机相应综采作业的有效自动化控制，主要基于记忆截割控制理论来实现。利用煤矿井下自动化综采控制系统来保证采煤机能够于煤矿井下的复杂化环境当中自动化地完成截割作业。实现设计规划采煤机在截割作业中的操作路径，并且将其传输到液压支架的相应控制装置与刮板输送机的相应控制系统当中，进而实现采煤机液压支架的运行状态控制，使其能够自动化地进行护帮板收放并且完成移架作业。并且按照液压支架具体调整的情况，根据采煤机具体位置以及截割作业的实时进给速度，来灵活地调整刮板输送机的直线度，按照采煤机实时截割速度来针对性地调整刮板输送机的实时运行速度，从而达到采煤机、液压支架与刮板输送机之间联合控制的目的。煤矿井下自动化综采控制系统地结构示意图如图1所示[2]。

3 煤礦井下自动化综采工艺的应用

3.1 采矿自动化控制技术

煤矿井下综采工作面在组织采矿作业的过程中，需要结合各个方面的要素来选择自动化的采矿设备，以此来提高采矿作业的整体质量以及作业效率。在应用采煤机自动化控制技术的过程中，需要提前设置设备运行的各个参数，保证设备可以按照预设的参数来制定自动化运行程序。在利用采煤机组织煤矿井下综采作业时，相应的自动化技术当中主要分为滚筒高度和牵引控制等部分。利用采矿机开展采矿作业的过程中，可以按照煤矿井下综采面的实际情况制定科学合理的作业方案。①必须选择合理的、满足于采矿设备具体型号的刀具，同时需要在自动化控制系统当中输入刀具的具体切割参数，便于后期采矿作业当中，设备可以根据参数有效地控制采矿的进刀量，以此来提高煤矿井下综采作业的整体。在煤矿井下综采作业中，可以按照生产的具体要求来控制进刀量，进而完成预设的采矿任务。②采矿自动化控制技术当中，记忆采矿技术属于关键性的内容，操作人员在控制机械设备的过程中，需要在控制系统当中输入各项采矿的记忆数据，随后采矿设备便可以按照各项数据以及指示展开自动化的开采作业，如果开采过程中出现了问题，可以按照相关参数及数据进行灵活的调整，以此来进一步提高煤矿井下综采作业的整体质量与效率[3]。

3.2 输送机负载控制技术

输送机负载控制技术主要用于煤矿井下综采工作面作业情况的有效监控。输送机负载控制可以根据刮板链条的实际受力情况以及工作电流的相关参数等来完成采矿机实时采矿速度的有效控制，能够大大地减少采矿时间投入，并且能够保证采矿作业的质量。利用输送机组织煤矿井下综采作业的过程中，需要重点关注刮板链条的超负荷运行或大电流等因素造成的不良影响，因此，在输送机的作业中利用自动化控制技术可以最大程度上控制不良因素造成的影响。输送机负载控制技术的应用原理就是，实时采集以及分析各项数据信息，并且把分析的结果完整地输入采矿设备内，随后设备就可以通过自动化控制技术进行相应的调整，实时控制采矿的速度，从而保证煤矿井下综采作业的稳定性以及安全性。

3.3 液压支架自动化控制技术

在井下液压支架自动控制技术的应用过程中，首先需要准确地判断液压支架与采煤机的具体位置以及相互关系，随后根据采煤机在截割作业中的实际截割姿态以及实时进给速度等，实现液压支架上护帮板收放操作的有效控制，进而达到自动化控制的目标。按照液压支架与采煤机之间的位置关系，采煤机所处综采作业面上的3个前端液压支架必须完全的收回护帮板，而第4到5个液压支架上护帮板需要收回3/4，第6到7个液压支架上护帮板需要收回1/2，第8个液压支架上护帮板需要收回1/4。而液压支架动作主要是由支架的控制器来驱动控制，为了保证液压支架相应动作能够精准控制，在所有液压支架上必须设置支架控制器。液压支架进行调节主要是按照支架与采煤机实际位置之间的定位来判断。由于煤矿井下的环境条件相对复杂并且能见度相对较低，激光测距实现定位无法满足于自动化控制的需求，因此，便需要引进以及利用组合型的红外测距定位技术。红外测距定位设备主要包括了设置于采煤机中的红外线发射设备以及设置于液压支架中的红外接收设备，而红外线检测传感器主要设置于采煤机与液压支架之间。操作的过程中，采煤机中设置的发射装置需持续输出红外线信号，在采煤机周围的液压支架中设置的接收装置便会接收强度不同的红外线信号，随后利用逻辑控制算法进一步计算出各液压支架与采煤机之间的位置关系，随后将位置关系的信息完整地传输到液压支架当中的支架控制系统中，以此来驱动液压支架进行相应的控制操作。

3.4 矿层自动化远程控制技术

煤矿井下综采作业中，应用自动化远程控制技术可以实现综采作业面自动化找直作业，还能够利用三维技术检测出采矿机具体的位置，利用远程控制设备实现采矿工艺技术的自动化监测，并且根据采矿作业的实际情况，利用井下高速双向性通信技术、综采工作面自动化监测技术、液压支架电液控制技术以及自动化识别技术等现代化的先进技术手段，进一步地提高煤矿井下综采自动化采矿工艺技术的自动化、智能化以及数字化水平。矿层自动化远程控制技术在煤矿井下综采作业中的应用如下。

（1）能够全方位地实现综采作业面的实时视频监视。可以全方位立体化地监控井下综采作业面工作区域当中的全矿壁侧，便于工作人员直观且全面的了解及掌握生产现场的实际情况，并且可以自动化地传输数据实现实时通信。

（2）利用低照度形式的视频监视技术，可以利用视频摄像及时地采集作业现场的图像以及视频等数据，并且能够在极端恶劣环境条件下保证镜头清洁度，利用压缩空气构建气幕屏障，以此来阻隔粉尘，避免摄像镜头受到矿尘的覆盖或是污染等。

（3）矿层无人化控制系统可以通过现场的视频信号进行通信传输，能够动态化地监控井下采矿机实时运行状态，最大程度上提高采矿机自动化水平，保证煤矿井下综采作业的效率与质量。

4 结语

综上所述，煤矿综采自动化采矿工艺的合理应用，不仅能够保证煤矿井下综采作业的稳定性与安全性，还能够提高煤矿综采作业的效率，进而提高煤矿生产企业的经济效益，增强其市场核心竞争力，为社会建设以及经济发展提供基础保障。煤矿开采企业必须正确认识到煤矿综采自动化采矿工艺的积极作用，进一步地提升煤矿综采作业的自动化、无人化以及现代化水平。

参考文献

[1] 王小亮.煤矿井下自动化综采工艺的应用研究[J].能源技术与管理，2020（6）：40-41.

[2] 汝传栋.煤矿综采自动化采矿工艺技术的应用浅析[J].科学与财富，2019（4）：107.

[3] 魏明飞.煤矿井下自动化综采技术的应用研究[J].山西化工，2020（5）：144-146.