自动化技术在煤矿掘进工作面的应用

自动化技术在煤矿掘进工作面的应用

姜自亮

淮南矿业集团潘二矿潘四东井，安徽淮南，232087

摘要：随着微电子技术、计算机技术和自动化技术的发展，高效机电一体化技术及成套设备在我国煤炭工业中得到迅速地推广和应用，促使传统的煤炭生产发生了跳跃式的变革，综采工作面的装备水平及自动化程度得到进一步提高。目前我国煤炭工业已经具备装备千万吨级露天煤矿和日产万吨矿井工作面的能力，已建成一批具有世界先进水平的大型煤矿。由于煤矿作业环境恶劣，安全事故时有发生，因此研究煤矿掘进工作面自动化技术，对我国煤炭工业的安全高效集约化发展有很大推动作用。

关键词：自动化技术；煤矿掘进；工作面

前言：科学技术的日新月异，使得计算机、微电子以及自动化技术得到迅猛发展。在我国的煤炭工业中，使用设备越来越完善，高效机电一体化技术被应用在煤炭工业的生产中，使得我国以往传统的煤炭生产模式得到了改变，并促使综采工作面的自动化生产水平有了飞速发展。在我国已经涌现出了一批批有着世界先进水平的超大煤矿企业，并且这些企业日产量已越来越可观，我国的煤矿企业已经具有装备千万吨级露天煤矿的能力。不过，在当前的情况下有一个环节还存在不足，那就是综掘工作面的发展稍逊于综采工作面，使得采掘出现了不平衡发展的状况，阻碍了煤炭生产的快速发展。在我国，由于煤炭生产环境条件恶劣，并且经常有安全事故的发生，在这样的形式之下，对煤矿掘进工作面自动化技术进行深入研究显得很有必要，并且掘进工作面自动化的发展能够促进煤炭工业朝着高效、安全的方向发展。

1.煤炭产业发展现状概述

长期以来，煤炭工业一直是社会发展中的支柱产业，在21世纪的今天，我国煤矿行业的自动化水平已经显著提高，机电自动化技术的应用，对煤矿工业的安全、高效发展具有很大的促进作用，随着我国科学技术的不断发展，电子信息技术、机电自动化技术、通信技术、微电子技术等先进技术在煤炭工业中的应用越来越广泛，大大提高了我国煤炭生产的效率，促进了我国煤炭企业的发展，就目前而言，我国煤炭工业已经具备世界先进水平，不仅日产量可以达到万吨，同时还可以装备千万吨级煤矿。但是也要认识到，煤矿工业经历漫长的发展历程，虽然不断进步，可是还存在一些问题，例如采掘工作面的发展仍然落后、煤矿行业不安全因素较多等等，这些问题在一定程度上制约了煤炭生产，因此在未来的发展中，一定要进一步解决这些问题。

2.掘进工作面自动化系统概况

对于煤炭生产方式而言，煤矿掘进涉及到了多方面的内容，属于一项较为复杂的系统工程。而要建立掘进工作面的自动化系统，不能把煤巷当成一个独立的内容进行分析，而要将其作为一个整体内容来进行研究。煤巷掘进作为控制对象的一个内容，它的输出是根据断面的要求支护成形的原煤与煤巷，输入则是以煤壁作为目标，不过还有一些相应信号的存在，这些信号表现为不可控制可测量，可控制又可测量，或者既不可控制而又不可测量。而和以上这些信号有着关系的工序则有支护、割煤、运输等等；并且涉及到的安全保障则有排水、通风、材料运输、供电、人员定位、瓦斯监测等等。

3.关于自动化系统涉及的范围分析

在我国，由于煤层的赋存存在多样性，而且条件较为复杂，因此，煤层的厚度处于零点几米到几十米之间的范围，而且在这个范围内，对于煤矿的巷道则是以单巷掘进作为主要形式，目前，我国煤矿所采用的综合机械主要有转载机、悬臂式掘进机、通风除尘机、单体锚杆钻机等等，在这些设备中，悬臂式掘进机属于关键机械，它的任务是对掘进工作面进行采煤、割煤以及装煤。因此，为了促进煤巷掘进工作面自动化技术的发展，对综掘工作面自动化研究势在必行，并且这项研究可以以煤巷悬臂式掘进机为主。煤矿生产受条件的限制，对于掘进后的支护，一般是采用锚杆锚网联合支护形式进行，不能采用液压支架的支护方式，因此，有了掘进与支护作业之间配套及衔接问题的出现。

4.自动控制系统模型

根据以上对工作面系统以及自动化范围的分析研究可以看出，解决掘进和支护作业的自动化、平行化，安全保障系统的自动化，材料运输和原煤的连续化等是实现掘进工作面自动控制系统的关键所在，以促使自动控制系统的每个环节在工艺、结构等方面能够相互配合，相互联系，在功能上能够相互促进，相互协调，以促使整个控制系统能够高效、平稳地运行，而掘进工作面自动控制系统要得以实现，只有通过不断的技术创新，以及经过不同领域技术的融合与交叉来进行。

5.掘进工作面自动控制系统模型及关键技术

5.1运输自动化技术

对于煤巷掘进工作面的原煤，其运输形式多采用皮带集中控制系统，而随着科学技术的发展，已经实现了掘进与支护自动化系统的实现，由于巷道维护的工作量越来越大，支护材料消耗也越来越多，因此有必要对运输胶带进行改装，通过底带对支护材料进行运输，以此实现运输的自动化。

5.2掘锚机组自动化技术

煤巷掘进的时候，其主要工艺是掘进和支护，由于煤矿工作环境差，地质环境复杂，要在这样的环境下实现掘进工作面的自动化，研制出掘锚联合机组自动化技术以适应我国的煤层，显得很有必要，从而实现掘、装、运、支等自动化平行作业，如此，不仅能够使掘进割煤得以快速进行，更能对顶板与煤帮进行支护。

5.2.1锚杆支护自动化技术

随着采煤重型机械设备的应用，采煤机械化程度的提高，瓦斯涌出量越来越大，以及工作量产量的增加，对于回采巷道的断面与维护的要求也越来越高，在这样的形式之下，需要加大对巷道的断面。由于大断面多数是矩形形状，大断面煤巷的跨度比较大，其顶板及两帮大部分是煤层，而且围岩受力情况复杂，且强度较低，因此，对巷道的稳定性会产生影响，因此在支护上存在一定困难。所以，实现锚杆支护自动化显得很有必要。

5.2.2掘进机自动化技术

对煤巷掘进工作面而言，掘进机是其主要核心设备，因此，研制出掘进机自动控制技术显得很有必要，并且这项技术要符合我国煤巷的地质条件，以此达到掘进工作自动化。掘进机自动控制，除了包括掘进机的自动截割、自主定位外，还包括自动纠偏等，所以，掘进机自动控制需要依靠集成机械、电子、液压等技术完成，以此实现掘进机自动控制。

5.3掘进工作面信息传输技术

对于掘进工作面的控制系统，要求能够准确、快速、实时地对各种设备工况、控制指令以及环境指标等一些信息进行传输。由于煤矿生产环境条件恶劣，且地势复杂，因此可以采用支持PPPoE技术的网关来进行传输，在实时环网交换机的作用下，把各种各样的信息进行传输，从而实现快速、安全的信息传输。

5.4安全保障监控技术

煤巷掘进安全保障有两方面的因素，第一，机械设备因素；第二，环境因素，在对各种工作面的安全监控设备进行监控的同时，通过对机械设备自身所具有的传感器进行工况监控；对掘进工作面的粉尘、振动、冒顶、瓦斯等一些环境因素实行监控。

结束语

煤巷掘进工作面自动化系统在煤矿采掘中的广泛运用前景广泛。其既可通过利用自动控制系统明确掘进过程之中各种控制参数，又可通过划分掘进工作面确定自动化涉及范围，运用系统模型明确掘进工作面自动控制明确所需解决的关键问题。通过对煤巷掘进工作面自动化开展研究，可得出以下结论:首先，通过对掘进煤巷进行整体分析，得出了掘进工作面的自动控制系统组成，确定了煤巷掘进过程中的各种控制参数；其次，通过对掘进工作面进行系统划分，确定了掘进工作面自动化所涉及的范围；最后，通过建立掘进工作面自动控制系统模型，明确了实现掘进工作面自动控制需要解决的关键技术。

参考文件

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