煤矿采掘机械自动化和智能化应用研究

陈兴宝

摘 要： 随着我国社会经济的不断发展，科学技术水平也在不断提升。智能化技术作为一种新兴技术，已经逐渐应用到各个领域。煤矿是我国工业的基础，其开采技术水平也在不断提高。在煤矿采掘中有效应用自动化和智能化技术，对于提高煤矿的开采效率具有重要作用。因此，探讨煤矿采掘机械自动化和智能化的重要性，分析目前煤矿采掘机械自动化和智能化的现状，并研究煤矿采掘机械自动化和智能化的具体应用。

关键词： 煤矿采掘 机械自动化 智能化 应用

中图分类号： TP393文献标识码： A文章编号： 1679-3567（2024）06-0007-03

Research on the Application of the Automation and Intelligence of Coal Mining Machinery

CHEN Xingbao

CCTEG Robot Technology Co.， Ltd.， Shenyang， Liaoning Province， 110000 China

Abstract： With the continuous development of Chinas social economy， the level of science and technology is also constantly improving， and intelligent technology has been gradually applied to various fields as an emerging tech‐nology. A coal mine is an industrial foundation of China， the technology level of its mining is also constantly im‐proving， and how to effectively apply automatic and intelligent technologies in coal mining plays an important role in improving the mining efficiency of coal mines. Therefore， this article explores the importance of the automation and intelligence of coal mining machinery， analyzes the current situation of its automation and intelligence， and studies the specific application of its automation and intelligence.

Key Words： Coal mining； Mechanical automation； Intelligence； Application

现阶段，我国煤矿开采行业的生产技术已经取得了显著进步。然而，随着行业的持续发展，煤矿开采过程中仍然面临一些挑战。企业需要根据实际情况，合理应用自动化和智能化技术，提升煤矿采掘机械的稳定性和效率，从而充分发挥作用与优势。

1 煤矿采掘机械自动化和智能化的重要性

1.1 提升煤矿作业的生产效率

首先，通过对煤炭采掘机械设备进行自动化改造，可以大幅提升煤炭采掘机械设备的工作效率。例如：应用采煤机的液压系统、自动控制系统以及自动截割系统，可以实现一体化，提高采煤机的工作效率。其次，使用机械化开采方式进行煤矿采掘作业，可以实现煤矿采掘机械设备的高度自动化。例如：在使用电牵引采煤机进行开采时，可以将电液控制技术应用在电液控制装置中，不仅可以提高电牵引采煤机的工作效率，还可以保证工作人员的安全。最后，在使用综采工作面液压支架时，还可以将综采工作面液压支架与传统的综采工作面液压支架相结合，可以让综采工作面液压支架实现自动化控制。在使用电牵引采煤机采煤时，也可以将电液控制装置与电牵引采煤机相结合，实现电牵引采煤机与综采工作面液压支架一体化改造。

1.2 保障煤矿生产作业人员的生命安全

煤矿开采是一项高危险性的工作，在煤矿开采时，工作人员的生命安全放在首位。在煤矿开采过程中必须加强对工作人员的安全防护。传统的煤矿开采过程中，工作人员不能有效对生产环境进行监控，容易出现由于环境原因导致的安全事故。而采用自动化和智能化技术进行煤矿开采时，工作人员可以在井下作业时对整个生产环境进行实时监控，及时地了解井下的环境变化。例如：当井下温度过高或者出现危险情况时，能及时发现并且采取措施降低井下温度以及危险程度。在生产过程中，工作人员可以通过监控系统对整个生产过程进行实时监控，一旦出现异常情况能及时采取措施处理，有效避免由于环境原因造成的安全事故。

1.3 降低煤矿开采的劳动强度

在传统的煤矿开采过程中，由于技术水平的限制，大部分工作都是由人工进行操作，容易造成工作人员的工作强度过大。而采用自动化和智能化技术进行煤矿开采时，能降低工作人员的工作强度。在传统煤矿开采过程中，工作人员需要对整个生产环境进行实时监控，并且还要负责井下的一些安全工作，导致工作人员过度疲劳，影响正常的生产作业。采用自动化和智能化技术进行煤矿开采时，就能够实现对整个生产环境的实时监控，并且还能够实现井下生产作业自动化操作。在井下作业时，工作人员只需要根据指令进行操作，大大降低了工作人员的工作强度。

1.4 降低煤矿采掘生产的经济成本

煤矿采掘中应用机械自动化和智能化技术，不仅能够提升生产效率、减少安全生产中面临的风险隐患，还可以降低煤矿采掘作业的成本。例如：自动化技术可以减少人工操作的需求，降低劳动力成本；智能化系统则可以通过数据分析和预测，优化采掘流程，减少资源浪费。

2 煤矿采掘机械自动化和智能化的现状

2.1 采掘工艺和采掘设备现状

从采掘工艺上来看，我国大多数煤矿已经实现了机械化、自动化开采，一些大型煤矿也实现了无人化开采，但某些小煤矿依然采用传统的人工开采工艺。随着机械化、自动化技术的发展和应用，煤矿采掘机械在实际生产中的作用越来越大，但我国煤炭行业在这方面的发展还相对滞后。从采掘设备来看，我国煤矿采掘设备种类多样，包括截齿、采煤机、刮板输送机等。此外，一些先进设备如综采放顶煤成套技术、煤层注水技术等也在煤矿生产中得到了应用。我国采煤工艺已经实现了自动化、智能化发展，但是从总体上来看，我国煤矿采掘工艺与发达国家相比还有较大差距。

2.2 工人现状

近年来，随着我国煤矿采掘机械化水平的提高，煤矿开采从业人员的数量呈下降趋势。有关资料显示：我国煤炭开采行业从业人员在2000年时为550万人，到2015年下降至380万人，在2016年时进一步下降至285万人。煤炭开采行业从业人员的减少，还与我国当前煤炭生产任务重、劳动条件差、劳动强度大有直接关系。目前，煤矿采掘工作主要以人工为主，工作环境较为恶劣，工作强度大且安全风险高。特别是在当前我国煤炭企业进行机械化、智能化升级改造的大背景下，煤炭企业内部的从业人员数量急剧减少[1]。如果不能采取有效措施引导从业人员向高技术水平方向发展，就可能会对煤炭企业的整体发展水平产生不利影响。

2.3 资金现状

对煤矿采掘机械进行自动化和智能化改造，需要投入大量的资金，而我国煤矿采掘行业整体面临资金不足、资金投入较少的问题。以某煤矿为例，该企业购入了大功率的综采设备，该设备价格昂贵，约为100万元，一般的中小型煤矿很难承担这笔费用。另外，在实际生产过程中，还需要配备相应的专业技术人员，人力资源成本较高。因此，相关企业要加大对煤矿采掘机械自动化和智能化建设的投入力度。

3 煤矿采掘机械自动化和智能化的具体应用

3.1 工作面刮板输送机的应用

应用工作面刮板输送机能将采煤工作面内的煤炭运输到地面上，降低开采工作对地面交通造成的影响。在工作面刮板输送机的运行过程中，其主要是依靠液压系统来实现动力传输和控制，需要保证其在较短时间内高效完成运行和操作任务。这就要求在工作面刮板输送机的运行过程中，对其控制系统进行有效优化和改进，以便能够实现自动化和智能化控制[2]。此外，在工作面刮板输送机运行过程中，还需要对刮板输送机进行实时监控和检测，一旦发现设备出现故障或者问题，应该及时采取相应的措施进行处理和维修。

3.2 掘进工作面中的应用

在掘进工作面中应用自动化技术，可实现掘进工作面的自动化，并且使掘进工作面能够通过智能控制实现远程控制，从而进一步提高掘进效率。在这个过程中，需要对不同的掘进机进行合理选择和配置，同时对掘进机的性能进行分析，从而确定最佳的方案。一般情况下，当需要进行截割时，可以使用截割头；如果需要进行转载，则要使用转载头。在掘进工作面中应用自动化技术，可以减少工人的劳动强度和提升工作效率[3]。例如：在掘进机自动截割时，可以采用单臂截割和双臂截割两种方式，将截割头与转载头之间的距离保持在8 m左右，同时还应该保证两者之间的平行度以及垂直度满足要求；通过对不同类型的截割头进行合理配置，从而使其适应不同类型的掘进机。

3.3 矿用激光导航系统在煤矿采掘中的应用

在煤矿采掘中应用矿用激光导航系统，主要是为了提高煤矿采掘的效率和安全。该系统可以对采掘的实际情况进行有效的监控，还能够对开采现场的地质结构以及周围环境进行准确的监测，从而避免一些人为因素所造成的事故。

3.3.1 自动导向系统

自动导向系统在煤矿采掘中的应用可以提高煤矿采掘的效率，减少煤矿采掘工作人员的劳动强度，有效提高煤矿采掘工作人员的工作效率。在自动导向系统应用过程中，煤矿采掘人员需要根据矿用激光导航系统提供的数据来完成对巷道位置以及巷道坡度的判断，也可以根据实际情况对巷道进行修正，从而保证巷道的实际坡度可以与设计坡度相吻合，提高巷道开挖的精确度。自动导向系统可以提高煤矿采掘的安全性和精确性，避免由于人为因素所造成的事故，提高了煤矿采掘工作的安全性和精确性[4]。

3.3.2 煤矿巷道的三维导航系统

在煤矿采掘过程中，将三维导航系统应用于煤矿采掘中，可以提高煤矿采掘的质量和效率。该系统可以对煤矿开采现场的相关信息以及地质结构进行信息处理和分析，从而实现对煤矿开采现场的准确定位。该系统还可以为工作人员提供巷道的相关信息，使工作人员不需要通过任何辅助工具就可以准确地找到自己需要去的地方。这样不仅可以提高工作效率，还可以降低工作人员的安全风险。同时，三维导航系统应用还可以将井下的相关数据进行整合和处理，实现对井下实际情况的有效监控和管理，从而提高煤矿采掘的质量和效率。

3.4 综采工作面液压支架的应用

综采工作面的液压支架是实现煤矿智能化开采的关键装备。对于一些具有复杂地质条件的综采工作面而言，其液压支架在使用的过程中会受到很多因素的影响，在综采工作面液压支架使用的过程中需要结合实际情况来选择合适的支架。目前我国比较常用的综采工作面液压支架是ZY 10000/25/45型掩护式液压支架，这种支架在使用中具有比较好的适应性和可靠性，可以满足对各种煤层厚度、地质构造以及顶底板情况等方面进行开采[5]，能够提高煤矿生产效率和生产安全性。

4 结语

综上所述，当前我国煤矿开采技术的创新不断取得新进展，采煤机械的自动化和智能化水平持续提升，在提高工作效率和安全性能方面发挥了显著作用，已成为煤矿生产的关键技术。然而，从当前实际情况看，采煤机械的自动化和智能化仍然存在一些问题，需要进一步改进和完善。企业需要认识到其重要性，基于当前的发展现状，合理地应用相关技术，进而提升采掘机械的智能化与自动化水平，为我国煤炭行业的持续发展提供坚实的基础。

参考文献

[1]马友夫.煤矿采掘机械自动化与智能化研究[J].中国机械，2023（30）：47-50.

[2]王清动，曹际亮，骆宝磊.机械自动化在煤矿采掘领域的实践探究[J].自动化应用，2023，64（6）：16-18.

[3]杨逢春.机械自动化在煤矿采掘中的应用[J].能源与节能，2022（5）：165-166.

[4]吴珺.煤矿机械自动化的应用及发展趋势分析[J].机械管理开发，2022，37（2）：292-295.

[5]樊梦莹.煤矿采掘机械自动化和智能化应用研究[J].智能城市，2023，9（6）：120-122.