基于机电自动化技术在煤矿掘进工作中的应用探究

杨小勇

陕西小保当矿业有限公司 陕西 榆林 719302

随着中国经济的快速发展，环境污染成为人们日益关注的问题，绿色能源的提出积极响应了环保举措，但是在中国的未来发展中煤矿的开采工作仍备受重视。煤炭作为我国不可或缺的资源之一，其煤炭开采和生产工作的重要性不言而喻。高新技术的发展、电子技术的完善提高了煤炭掘进的效率、保障了工作人员的生命财产安全。但就目前煤炭事业的发展情况而言，还存在着诸多煤矿掘进技术方面的问题，如：掘进和防护作业的协同问题、材料运输与煤炭运输技术落后等。要想提高煤炭掘进效率、促进掘进工作向着更安全、更高效的方面发展，就需要对煤矿掘进自动化进行发展。

1 中国煤矿行业发展现状

煤矿行业历经40年的创新发展，由传统的简单化的煤炭生产走向现代化、信息化、智能化发展，并在行业中取得了新的进展。煤炭作为我国支柱性能源产业，我国煤炭的开发与利用水平位居世界的先进行列，储备量占全球的21.4%，作为煤炭生产与消费大国，虽然煤炭事业蒸蒸日上，但是煤炭事业在发展与创新过程中还存在着许多问题，问题如果得不到妥善解决，会对煤炭事业的发展造成一定程度的影响，甚至会阻碍其发展。因此，在煤炭掘进过程中为避免员工的人身财产安全受到侵害，煤矿管理人员应妥善解决安全事故频发、掘进技术落后、掘进效率低下等问题[1]。

2 煤矿掘进工作面自动化系统

我国的煤矿资源非常丰富，但其掘进工作却异常艰难，且危险系数高。主要因为我国地质环境十分复杂而且多样，煤层厚度不均匀导致的。这就需要自动化系统来保证开采工作的顺利进行。我国目前使用的是传统掘进的工作模式，进行煤炭的开采任务、切割煤的工作和装载煤的工作。随着开采工作的稳步进行，考虑到工作人员的安全问题、掘进的效率问题，相对而言对于掘进设备的质量和技术就越来越重视。如果掘进设备不到位，难以保障工作的顺利进行。将自动化技术应用到煤矿的掘进过程中，能有效解决掘进中出现的意外项，节约人力物力、把握掘进工作的进程，提高煤矿企业的经济效益，给企业带来更稳定的发展。但在掘进自动化技术应用的同时，要注意以下三个问题：①掘进作业和防护作业是否实现作业同步化；②材料与原煤运输是否实现同步化；③安全体系是否自动化。以上问题能否得到妥善解决决定着掘进工作的进程与掘进的效率。

3 自动化技术在掘进工作中的应用效果

3.1 岩层探识技术

在煤矿开采期间，最主要的是对岩层的质地、厚度等的分析，要保证对开发概况的了解，以防突发事件的发生。岩层的探识质量会影响煤矿的掘进效率，煤层和岩层识别效果是影响煤矿掘进机截割效率的重要因素，掘进机在工作时，截割煤层与截割岩层时截割电机的电流会发生变化。通过对同一巷道截割时，岩、煤层的不同参数，从而对煤层和岩层的界面进行判断，这就是所谓的掘进机对岩层和煤层的识别功能。如果掘进机沿着底板切割且在底板以上形成截割的轨迹，判断为夹矸，则可通过调节电磁比例阀继续切割；若存在割底现象，可通过抬高截割头，直到发现煤层为止。

3.2 自动截割技术

截割技术在煤矿掘进过程中是非常重要的，在进行掘进时，将运动把控技术、传感器技术、数控加工技术与截割技术相结合，工作人员通过对数据的把控能了解到截割头的动态位置坐标与其切割的方向，通过对截割技术的把控可调整掘进机的使用，保证掘进工作的顺利进行。在进行巷道工作时，掘进机分为两种状态，一种是对心作业状态，一种是偏心的作业状态。如果掘进机是对心状态，其掘进工作是非常正常的，正常对掘进机进行操作即可。由于岩层和煤层的复杂性，掘进机工作时，受到不平衡倾覆力作用时，掘进机会离开锁定的轨道，从而产生噪音或者震动情况，这时，工作人员需要发挥其专业性，根据切割面的运动轨迹与作业数据对截割头运行进行不断地调整，确保任务保质保量完成。其次，数字信号处理器技术可以将截割作业的数据进行纠偏，保障把控技术实现闭环。例如，根据截割的作业范围来确定截割面的具体尺寸和规格。具体来说就是以回转台为中心的切割球投在巷道横截面上的圆形投影，只要确保实际的截割作业范围在投影区域之内，掘进机就可顺利进行截割作业，保证工作进程。之后为了确定掘进机具体的循环次数和运动轨迹可以将作业的数据导入数字信号处理的设备中。

3.3 掘进工作面的运输自动化技术

煤矿工作中的运输工作非常的重要，随着工作量的加大，对运输工作的要求也越来越高，因此运输自动化在掘进工作中是必要的。通过控制室对输送机进行控制是运输自动化的主要工作模式。通过对输送机的连锁控制，保证输送机正常的运行。设备采集的终端会对输送机的电流、速度、温度进行显示，工作人员通过终端可以了解输送机的状态，当输送机出现故障时，控制器自动发出急停闭锁信号，从而实现运输的自动化。

3.4 自动探水技术

透水事故作为掘进作业的重大事故之一，危害十分的严重。由于矿井工作人员对煤壁内情况不了解，在开采时可能存在有断层的情况，如果这种情况发生会造成大量的水进入工作的空间，阻碍采掘的进程。因此对煤壁内情况进行探测是掘进前的必要工作。探测其中是否有断层，是否有缝隙，是否会渗出大量的水。根据探测的数据进行分析来确定掘进的范围。将激光追综仪安装在掘进机上，或者在控制柜安装PLC系统，当掘进机进行工作时，可以有效了解煤壁内的情况，保障安全距离，稳定的进行掘进工作。

3.5 通风检查技术

通风检查工作的好坏决定着掘进工作的安全。在掘进工作时，工作人员大多在地面，为了掌握各个工作面的通风情况，就需要自动化技术的支持。自动化模式越来越多，地面控制中心、自动化通风控制子站和终端设备是监测监控系统的三大组成部分，其中，最重要的部分是分析和处理工作面上的监测数据的地面控制中心，其上体现了工作面的风速与风量等具体的数据。而通风控制子站是负责数据信息的采集，方便工作者了解通风的具体信息，以防意外的发生，终端设备收集风的流动量、流动速度等。工作人员可以根据相关反馈的信息对通风设备有具体的了解与管理。

3.6 掘进机自动纠偏技术

掘进机在进行工作时，在完成截割落煤到运煤的工作后，进行下一个自动截割时，首先要使用自动纠偏技术进行纠偏操作，保证掘进机沿预设的轨道进行作业，即巷道的中心线。掘进机能否沿预设轨道前进，主要是通过方向和位置进行判断。通过掘进机指向元件可以测量掘进机方向与地磁正北方向的夹角，根据夹角可以确定掘进机是否在中心线上行使。其次，利用超声波传感器精确测量出传感器与目标之间的距离。通过掘进机的纠偏技术确定掘进机的行驶方向[3]。

4 结束语

虽然目前煤炭工业的生产有了跳跃式的提高，掘进技术与装备水平有了质的飞跃，但掘进技术与其他国家相比仍有一定的差距，由于掘进技术的落后，造成采掘的不平衡，限制或阻碍了煤炭事业的发展。因此，各个企业不断进行自动化技术方面的创新，完善采掘技术应是目前煤炭企业应关注的重点，如，完善岩层探识技术、自动截割技术、掘进工作面的运输自动化技术、自动探水技术、通风检查技术等，从而达到煤炭掘进自动化，减少人力成本，加快工作效率，减少生命财产安全的损失，给企业带来更加长远的利益，保障中国煤炭大国的地位。