煤矿掘进工作面自动化技术研究

煤矿掘进工作面自动化技术研究

孟东军,于卫强

三门峡观音堂煤业公司  河南省三门峡市 472123

摘要：煤矿掘进工作面设备的自动化是大势所趋，不仅能增强掘进工作的效率及稳定性，还能保障掘进工作的安全，为提高煤矿生产产量和生产安全保障打好坚实基础。

关键词：煤矿掘进工作面；自动化技术；应用

引言

煤矿开采工作一直以来广受国家和社会关注，煤矿开采工作的安全系数较低，传统的人工开采容易引发严重的矿井事故，不仅影响煤矿产业的经济效益和社会效益，还会造成严重的人员伤亡情况，不利于煤矿的健康发展。为了进一步提高煤矿采掘工作的效率和质量，煤矿产业有必要加强对自动化技术的重视，利用先进的自动化采掘设备，加强对煤矿生产机械设备的升级，以确保煤矿采掘工作的安全性和效率能够得到显著提升。

１煤矿掘进工作面自动化技术的概念和优势

煤矿掘进工作面包含的机械设备较多，掘进工作的内容较复杂，存在安全隐患问题，大部分煤矿掘进工作面必须确保掘锚一体设备、吊挂平台、液压锚杆钻车、带式运输机、电缆拖拽等设备展开配合。在实际使用过程中，各个设备通常采用孤岛式工作方法，必须利用人工操作才能确保设备之间的良好关联，保障设备间得到有效的联动和控制，但人工操作不仅会造成掘进工作效率较低的问题，还容易因劳动人员劳动量过大等因素而导致失误，非常容易引发安全隐患。

而在对煤矿掘进工作面的工作实际情况进行探讨后，发现将自动化技术应用到煤矿掘进工作面中非常重要，而自动化掘进工作面的控制系统包含了感知体系、决策控制体系、设备操作体系、远程运行及远程维护体系四个重要部分。

其中，感知系统为整个控制体系提供相应的感知数据，对掘进工作面的实际地形地质、设备的运行情况等进行感知和监测，判断掘进设备的运行状况及面临的问题，不仅能解决人工监测时容易出现的效率、精确度不足和不安全问题，还能进行提前监测，满足掘进工作对掘进工作面信息的全面需求。

决策控制体系是对整个掘进系统的运行情况进行控制的体系，其核心功能是对感知体系的数据进行分析和转换，确保设备根据掘进工作面的地质情况及设备的运行情况来自动设定截割参数，确保设备能根据实际需求和情况展开掘进工作，满足掘进工作的高效率需求。

设备操作体系执行决策控制体系所发出的信号，对设备的自动化运行展开操作，确保整套掘进设备能根据决策控制体系下达的指令展开行动。另外，远程维护体系是自动控制体系的辅助系统，能利用感知体系的检测数据对设备的运行状态进行合理的评估及数据上传，确保工作人员根据数据展开后期的设备维护、参数调整及系统设置，对进一步优化设备工作系统及提高设备工作效率意义重大。

2煤矿掘进工作面自动化技术应用

2.1煤矿掘进工作面自动化技术中对感知技术的应用

要确保煤矿掘进工作面设备能完全展开自动化操作，对智能感知技术的应用非常重要，毕竟煤矿掘进工作面的巷道存在非常复杂的地质情况，各个掘进区域的围岩存在极大的硬度差异，进行掘进截割工作时，截割机承受的压力会因为地形的变化而产生变化，还会因围岩硬度变化过大、来不及调整而产生安全事故。在截割机工作的过程中，操作人员要不断根据巷道地质情况、围岩硬度控制截割机的速度和高度等参数，传统的人工判断法精确度较低，很容易因为判断失误而造成截割机参数设置不准的情况，也很容易造成潜在的安全隐患。除此之外，人工判断需要耗费大量时间，造成巷道截割工作效率低的情况。

为此，掘进机感知技术成为煤矿掘进设备非常重要的自动化技术之一。目前常用的煤矿掘进设备巷道感知系统利用了ＴＳＯＡ定位原理的混合算法感知技术，确保能利用感知设备对掘进工作面的地质环境和数据进行收集，并利用计算机进行智能分析、处理数据，根据分析情况自动调整掘进机参数，确保掘进机快速工作的同时，让掘进工作的安全性得到保障。目前来说，煤矿掘进工作面的目标是减少人力资源的应用以确保掘进工作安全，很多煤矿采用如激光感知设备等智能化设备来增强煤矿掘进工作面的感知工作，确保感知设备能利用数据反馈加强煤矿掘进设备的自动化控制技术，以便在环境复杂的巷道中保证煤矿掘进设备的正常运行。由于煤矿掘进工作面的环境非常复杂，在掘进工作时会产生大量的粉尘对感知设备造成干扰，通常会融合除尘设备减少感知设备受到的粉尘干扰，确保感知系统的准确度及感知摄像机的清晰度得到保障。

2.2掘锚一体自适应控制技术在自动化掘进技术中的应用

为了确保煤矿掘进设备在复杂的巷道环境中能安全可靠地运行，对掘锚一体机的控制和操作非常重要，为了确保能根据井下环境对掘锚一体机展开快速调整并减少设备损坏，调整和控制工作通常由人工完成，但人工操作效率和可靠性较低，安全性和稳定性也存在不足，以自动化技术、感知技术为基础的掘锚一体机自适应控制系统成为很多煤矿工程关注的目标之一，该系统包含电磁阀控制设备、数据采集设备、监测设备三个模块。监测设备能控制掘锚机的传感器，以保障能实时监测掘锚机的运行情况和参数；数据采集器能对监测设备监测到的数据进行采集分析；电磁阀控制器能根据实际运行情况对掘锚机展开控制。

自适应控制系统接收到巷道环境信息时，能根据掘锚机的状态分析工作内容，根据实际环境调整掘锚机的运行参数，在参数调整的过程中，系统会以截割臂的变化数据为基础计算实际运行情况与正常运行状态的差距，并将之上传到上位机，根据数据差异自动调节驱动设备，确保参数能在满足截割工作要求的同时，避免因设置问题而导致设备损坏。一旦发现掘锚一体机出现异常运行或事故情况，自适应控制系统便会及时向操作人员反馈，确保操作人员能立即停止设备操作并及时展开维修工作，避免因高强度运行导致设备损坏等情况。

2.3自动化技术在输送机上的应用

输送机主要负责煤炭运输工作，尤其是带式输送机，更是煤炭资源运输的重要方式。当前，我国皮带运输机的研发成果显著，还研制出能满足不同工程需求的多类型皮带运输机，在运输机部件方面取得了更多的研究成果，让我国的皮带运输机功能和稳定性得到了显著提升。我国大部分煤矿生产企业采用的运输机主要采用了将机械设备、电气设备、液压装置集成于一体的ＣＳＴ可控软件启动带式运输机，该运输机利用ＣＳＴ可控软件对运输进行控制，确保运输机中的启动器能更加稳定地运行，保障煤炭资源的稳定运输。由于自动化运输机的研究和发展正处于起步阶段，依然有很多缺点需要进一步完善，例如，缺乏在线监视和控制功能、启动延迟较高等，影响运输机的运输效率和安全性，同时还在一定程度上限制了单台运输机的长度，必须对其进行不断增强和改进，使自动化技术在运输中得到更好的应用。

2.4信息自动传输技术的应用

煤矿掘进工作的信息传输对工作的安全性至关重要，为此煤矿掘进工作设备必须要采用高效率的信息化传输系统来对掘进工作面的实际工作情况、设备的运行情况以及环境的变化情况进行动态反馈，确保控制人员能够快速获取井下巷道的实时信息并展开相应的操作。

结束语

现代工业技术的飞速发展促进了各大生产工业的飞速发展，尤其是信息技术、自动化技术和智能技术的使用，更是极大地提高了生产效率和工作质量。对于煤炭开采工作而言，自动化设备完全改变了传统的生产模式，不仅能提高煤矿开采工作的效率和水平，还能保障煤矿开采工作的安全，自动化技术对煤矿产业的发展带来了翻天覆地的改变。

参考文献

[1]崔晶.煤矿掘进工作面自动化技术探讨[J].当代化工研究,2021,No.93(16):90-91.

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[3]李龙基.基于煤矿掘进工作面自动化技术分析[J].当代化工研究,2021,No.84(07):107-108.