煤矿无人工作面开采技术分析

煤矿无人工作面开采技术分析

荀皓

鹤岗市煤炭生产安全管理局

【摘要】采煤行业是我国重要的资源开发行业，但在采矿企业的实际采矿过程中，很多区域都属于无人工作面，在传统开采过程中往往由于技术等原因的限制，而无法进行有效开采，或利用人工开采时往往伴随着巨大安全风险。基于此，本文对煤矿无人工作面的开采技术进行论述，并对开采过程中的要点、技术要求等进行说明，旨在提升采矿企业的矿区无人工作面的开采效率，同时提高开采过程中的安全系数。

【关键词】煤矿企业；无人工作面；采矿技术

煤矿企业开采煤炭资源往往伴随着一定的危险性，例如，通常工作人员要深入地下，而地下矿洞通常会具有灰尘、瓦斯等物质，一旦发生事故，那么很可能对工作人员的生命安全造成威胁。因此，如采矿企业在地质复杂的区域，利用现代化技术进行无人化开采，并在系统控制的基础上完成必要的施工，那么对保障工作人员的安全及提高开采的效率，都具有十分积极的意义。本文对煤矿无人工作面开采技术进行分析，希望为相关企业提供参考。

1.煤矿无人工作面开采技术特点分析

煤矿无人工作面开采技术特点如下：

第一，能较好地适用于各种煤层开采。煤层有薄、中厚、厚及特厚之分，无人工作面开采技术可以适用于任何一种煤层，应用范围非常广泛。例如，开采薄煤层时，可利用无人自动化刨煤机进行开采；开采中厚和厚煤层时，可利用一次采全高无人化进行开采；开采特厚煤层时，可利用无人放顶煤进行开采。

第二，安全指数高。煤矿无人工作面开采技术通过控制关键生产设备，实现了工作面生产作业流程的自动化、无人化，具有开采安全性高的显著特点，可以最大程度地降低煤炭开采事故。

第三，开采技术水平先进。该项技术汲取了传统开采技术的优点，弥补了其不足，同时，还融汇了国际上先进的工业生产技术，可以完成高瓦斯煤层瓦斯的预先释放，利用自动控制技术以及新型开采设备，还能实现智能化煤矿开采，减少了人力采矿中出现的各种问题，使得煤矿开采效率得到极大提高，开采方式得到极大创新。

第四，实现了科学采矿。煤矿无人工作面开采技术可实时监控煤矿开采工作，提前预警灾害与事故，基本能实现科学采矿，将煤矿开采安全事故降至最低甚至是零，能有效保障煤矿工人的人身安全和企业生产效益。

2.煤矿无人工作面开采技术的具体应用分析

2.1煤炭自动识别技术

煤矿地带一般会存储大量的煤炭资源，同时也会具有一些矿物质岩石，而要实现自动化开采，相关开采设备应对煤炭资源进行充分认识，并能够自动识别煤炭资源，以使相关自动化系统能够实现自动开采煤炭资源的效果。例如，在自动识别过程中，系统中应包括振动频谱传感系统，记忆程序系统等，最为重要的是在该系统设备上装置天然的γ射线，以更好的探掘

煤炭资源。在实际的应用过程中，该设备通过预装的各种系统，便能够对煤炭资源进行分析，并对岩石层也进行分析，进而分析出那些是需要开采的资源，那些是应避免开采的资源，进而提高自动化采煤的效率。另外，在对该系统设备进行安装时，相关GPS系统、自动警报系统等，也应进行完善，以使相关设备出现问题故障时，工作人员能够快速进行修理及处理。此外，自动化采煤系统设备，还应兼具雷达探测技术，以使系统设备在自动化采煤的过程中，还能够对相关煤矿区域进行探测，以便相关企业能够进行更好的对相关矿区进行发掘资源。

2.2自动采煤设备的自主定位功能

采煤设备自动定位，有利于设备系统的合理分析及开采施工，同时自主定位及实现控制人员与自动设备的实时通讯，也是自动开采技术的发展趋势，但就目前我国的实际情况而言，该自主定位技术还较为落后。因此，相关采煤企业应认识到自主定位技术的重要性，并能够积极运用。该技术具有如下优点：

2.2.1技术的动力学效果

根据实际的采煤施工环境分析，采煤机在正常运作的过程中，通常会遇到环境复杂、路线崎岖等环境，同时在采煤施工过程中还可能遇到岩层连续性变化的情况，这对自动采煤设备来说，都具有一定的施工困难。因此，如在采煤设备上装置自主定位系统时，设备会对行管复杂环境区域进行记录，并对模拟设置必要的动力学方案，进而减少环境区域对采煤施工的影响，这对提高自动化采煤的效率也具有重要意义。

2.2.2精确计算设计数据

建构模型和进行分析研究，都需要设计数据准确可靠，在计算过程中，要充分考量计算时间、坐标转换等因素，以提高计算精度，为系统优化设计提供参考。

2.2.3构建航位推算系统误差补偿模型

在各种误差中，惯性传感器的误差对于航位推算系统精度的影响最大。因为惯性传感器误差是因环境因素导致的，会降低采煤机的定位准确性。在建模的过程中，如果仅依靠仪表的结构设计与制造工艺，是难以降低传感器误差的，必须要采用当前先进的最优估计理论与方法,来对移动目标位置进行最优估计,这样才能有效减少随机误差积累，提高航位推算(DR)系统的定位精度。

2.2.4提高航位推算系统环境适应性

由于煤矿矿井的地下工作环境非常恶劣，经常会遇到灰尘杂质、水体渗漏以及瓦斯爆炸等问题。要使航位推算系统能在井下正常工作,就要利用技术手段，来解决防爆、防水、防尘、防震动等关键技术问题。

2.2.5矿井导航系统的研究

借助高精度电子地图的软件平台和GIS二次开发技术，来搭建无人工作面采煤机定位系统软件平台。在已获取与采煤机有关的轨道数据的基础上，实现矿井内部各种构造的电子地图匹配。通过比较采煤机运动路线的数学特征与地图数据库中的轨道特征，来准确定位采煤机的运动轨迹与位置，并将其位置在终端进行实时、直观地显示。

3.井下-井上双向高速通讯技术

操作人员在井上操作系统进行作业的过程中，需要不断地接收井下开采系统传来的信号。如何快速、准确、完整、清晰、实时地进行通信传输，以及时获取井下各类环境指标、设备工况、调度指令及作业参数等,是非常重要的问题。利用双向高速通讯技术，可以实现信息由井上到井下实时传输和反馈。

4.采矿工艺智能化技术

该种技术可以对煤矿开采过程与作业工序进行实时监控，同时，还能监测井下设备运行工况，及时发现存在的问题，方便维护人员有针对性地进行解决。采矿工艺智能化技术实现了采矿设备整体与整个作业流程中的自动控制、协调、适应、保护、调整和修复，甚至是再生,并能根据煤矿采煤具体实际，研究和设计无人工作面的新作业流程与模式。

5.结语

综上所述，煤炭资源是我国重要的能源资源，同时，随着我国经济的不断发展，我国对该资源的需求量也会越来大。因此，作为煤炭开采企业，在开采煤炭资源的过程中，应运用相关科学技术，以提高采煤的效率，进而促进我国各行业的发展。无人工作面自动开采煤炭资源技术，是近年间较为流行的开采方式，将该系统技术应用到煤炭开采的过程中，也能够提高煤炭企业的开采效率，但相关企业在应用该技术的过程中，应对该技术进行充分了解，以使该技术能够被合理应用。

参考文献

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[2]谢绍春.煤矿无人工作面开采技术的分析[J].中国化工贸易,2017(5).

[3]李乐飞,LILefei.试论煤矿无人工作面开采技术[J].能源与节能,2017,42(9):146-147.