翟國(guó)喜 鄭旭東

摘要：時(shí)代的快速發(fā)展及科技的不斷進(jìn)步推動(dòng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在這一過(guò)程中，煤炭能源起著不可忽視的作用?，F(xiàn)階段我國(guó)煤礦掘進(jìn)較以前有了很大的提高，無(wú)論是技術(shù)還是設(shè)備均有明顯提高，但自動(dòng)化方面卻存在一定的不足，因此降低了煤礦掘進(jìn)工作效率及工作質(zhì)量。以此為背景，機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)順勢(shì)而生，將機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于煤礦掘進(jìn)工作中，既能提高生產(chǎn)效率，還能保障煤礦生產(chǎn)的安全性，對(duì)煤礦企業(yè)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展有著重要的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：機(jī)電自動(dòng)化技術(shù);煤礦掘進(jìn);工作面

隨著學(xué)科技術(shù)的發(fā)展，各種機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)不斷被應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)行業(yè)中，有效的提高了采煤質(zhì)量及工作效率，同時(shí)更好的確保了采煤工作人員的安全性。煤礦掘進(jìn)工作面是一項(xiàng)非常重要的作業(yè)環(huán)節(jié)，掘進(jìn)工作面的技術(shù)水平直接影響著煤礦的安全和效率。為了確保人們對(duì)煤炭的需求量，煤礦開采不得不進(jìn)入深井作業(yè)階段。而深井采煤作業(yè)難度大，環(huán)境復(fù)雜，必須通過(guò)機(jī)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)開采，這就勢(shì)必會(huì)使用到機(jī)電技術(shù)，然而我國(guó)部分煤礦企業(yè)機(jī)電設(shè)備滯后，未能得到升級(jí)和更新，生產(chǎn)效率較低，嚴(yán)重的會(huì)埋下一系列的安全隱患。

1、我國(guó)煤礦開采發(fā)展現(xiàn)狀

煤炭是生活中的常見能源，也是我國(guó)的重要能源。在我國(guó)煤炭資源開采是一項(xiàng)重要的產(chǎn)業(yè)，也可以說(shuō)是國(guó)民產(chǎn)業(yè)。科技隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展越發(fā)先進(jìn)，越來(lái)越多的技術(shù)被應(yīng)用于煤炭開采中，例如電子通信技術(shù)，該技術(shù)的運(yùn)用提高了煤炭的生產(chǎn)效率，促進(jìn)了煤炭行業(yè)的發(fā)展。我國(guó)是煤炭大國(guó)，一些煤炭大省的采煤量十分巨大，煤炭質(zhì)量在世界上也占有一定地位。在煤炭開采中，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用使我國(guó)煤炭生產(chǎn)水平逐漸接近世界水平。然而回到現(xiàn)實(shí)中，我國(guó)煤炭行業(yè)在某些方面與其他國(guó)家依然存在差異，煤炭掘進(jìn)工作面是現(xiàn)階段的最大限制因素，阻礙了煤炭行業(yè)的發(fā)展，因此自動(dòng)化技術(shù)的研究成為當(dāng)前煤炭發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容。

2、煤礦掘進(jìn)工作面自動(dòng)化系統(tǒng)

2.1概念

現(xiàn)階段我國(guó)煤礦開采已發(fā)展到深井作業(yè)，在工作中使用了大量的生產(chǎn)設(shè)備，而這些設(shè)備的操作對(duì)環(huán)境的要求較高，如環(huán)境未達(dá)標(biāo)，就會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行。機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以準(zhǔn)確的測(cè)量出各項(xiàng)工作數(shù)據(jù)，進(jìn)而形成掘進(jìn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。掘進(jìn)面是一項(xiàng)極為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要想全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，就要將煤巷掘進(jìn)當(dāng)成一個(gè)控制對(duì)象，它的輸出是以斷面的需求成形的原煤和煤巷為依據(jù)的，將煤壁當(dāng)成一個(gè)控制目標(biāo)。

2.2應(yīng)用范圍

我國(guó)的煤礦資源豐富且地質(zhì)條件各不相同，煤層最淺不足一米，最深十幾米，而煤礦掘進(jìn)主要使用的是單巷掘進(jìn)模式。煤礦的巷道是以單巷進(jìn)尺應(yīng)用技術(shù)，我國(guó)當(dāng)前使用的是綜合機(jī)器，例如：懸臂式掘進(jìn)機(jī)、通風(fēng)除塵機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等。懸臂式掘進(jìn)機(jī)是重要配備機(jī)器，主要共走內(nèi)容是掘進(jìn)作業(yè)面實(shí)施采煤，割煤，裝煤，因此要想促進(jìn)掘進(jìn)工作面的智能化發(fā)展，必須對(duì)掘進(jìn)工作面實(shí)施智能化探究，并以懸臂式掘進(jìn)機(jī)為主。

3、機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)工作面中的應(yīng)用

煤炭掘進(jìn)工作面自動(dòng)化系統(tǒng)主要包含安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)兩個(gè)主要內(nèi)容。安全生產(chǎn)是利用掘進(jìn)工作面自動(dòng)化技術(shù)解決工作時(shí)出現(xiàn)的震動(dòng)、瓦斯、通風(fēng)、粉塵等問(wèn)題。而高效生產(chǎn)則是通過(guò)掘錨機(jī)組的運(yùn)輸自動(dòng)化和集成系統(tǒng)等問(wèn)題。

3.1巖層識(shí)別技術(shù)

巖層識(shí)別技術(shù)的高低直接影響著煤礦開采的效率，掘進(jìn)機(jī)截割負(fù)荷大小的不同則直接影響了煤層和巖層的識(shí)別能力，體現(xiàn)在掘進(jìn)機(jī)截割作業(yè)的速度。掘進(jìn)機(jī)對(duì)煤層和巖層開展截割時(shí)，截割電流、升降壓力、油缸旋轉(zhuǎn)等因素的變化也會(huì)對(duì)煤層的識(shí)別造成影響，掘進(jìn)機(jī)識(shí)別煤層主要通過(guò)判斷同一巷道截割的不同參數(shù)完成的，在掘進(jìn)機(jī)截割中，頂板、底板也會(huì)依據(jù)巖層和煤層的參數(shù)進(jìn)行識(shí)別。例如：當(dāng)掘進(jìn)機(jī)截割底板時(shí)，若在底板以上形成截割軌跡，當(dāng)其遇到巖石后便可判斷為夾矸，這時(shí)工作人員需調(diào)節(jié)電磁比例閥繼續(xù)開展截割。如果截割底板下面遇到巖石則判斷為底板，便可通過(guò)天宮截割頭開展作業(yè)，直到發(fā)現(xiàn)煤層。

3.2通風(fēng)監(jiān)察技術(shù)

通風(fēng)狀況對(duì)煤礦掘進(jìn)工作面施工的安全系數(shù)有著一定的影響作用。為了確保工作人員在地面便可實(shí)時(shí)掌握各個(gè)工作面的通風(fēng)情況，對(duì)其開展實(shí)時(shí)監(jiān)控就必須依靠自動(dòng)化控制技術(shù)。而現(xiàn)階段自動(dòng)化控制模式紛繁多樣，自動(dòng)化通風(fēng)控制子站，終端設(shè)備，地面控制中心則是檢查系統(tǒng)的三大構(gòu)成部分，地面控制中心則是監(jiān)察系統(tǒng)的核心，主要負(fù)責(zé)分析處理各個(gè)共走面上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)顯示出不同工作面的風(fēng)速、風(fēng)量、瓦斯?jié)舛鹊刃畔ⅰＷ詣?dòng)化通風(fēng)控制子站則由光纖交換器、隔爆光端機(jī)、PLC控制儀等設(shè)備組成，負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)、傳遞數(shù)據(jù);而終端設(shè)備的主要功能是收集各個(gè)工作面的相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)以通風(fēng)控制子站的指令為依據(jù)把控通風(fēng)設(shè)備及電機(jī)。

3.3自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)

煤礦生產(chǎn)危險(xiǎn)性較高，一不小心就可能誘發(fā)安全事故，因此必須全面監(jiān)控采煤作業(yè)的具體情況，以便發(fā)現(xiàn)安全隱患后能夠及時(shí)處理。要想提高監(jiān)控水平，就要使用先進(jìn)的自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)?，F(xiàn)階段，我國(guó)部分煤礦井深度在500-1000米，均屬于深井作業(yè)，所面臨的工作環(huán)境更為復(fù)雜，這就需要對(duì)生產(chǎn)實(shí)際情況實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)下常用的監(jiān)控技術(shù)較多，例如電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、定位跟蹤技術(shù)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視、井下通信系統(tǒng)等。一般是通過(guò)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控的，主要功能是存儲(chǔ)、整理、顯示采煤數(shù)據(jù)。利用先進(jìn)的自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)，能夠隨時(shí)掌握煤礦掘進(jìn)工作面的實(shí)際情況，比如空隙水壓力、跟蹤監(jiān)控掘進(jìn)速度等。此外，監(jiān)控系統(tǒng)得到所需數(shù)據(jù)后，會(huì)在第一時(shí)間將數(shù)據(jù)傳到礦井信息控制中心，以便工作人員做出正確的決策。一旦發(fā)現(xiàn)工作環(huán)境不適合再作業(yè)就要立刻停止作業(yè)，工作人員要立即撤離現(xiàn)場(chǎng)，避免發(fā)生安全事故。

3.4自動(dòng)截割技術(shù)

采煤掘進(jìn)設(shè)備在工作中，應(yīng)用自動(dòng)切割技術(shù)及數(shù)控技術(shù)，配合外部傳感器和遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)，能夠有效提高整個(gè)掘進(jìn)工作面的煤炭資源開采效率及安全性。以設(shè)備運(yùn)行軌跡及導(dǎo)航工作系統(tǒng)為依據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)信息加以分析和調(diào)整，掘進(jìn)設(shè)備在巷道內(nèi)工作時(shí)，掘進(jìn)機(jī)必須嚴(yán)格按照操作流程和規(guī)范執(zhí)行，如掘進(jìn)工作的平衡性受到了影響，就會(huì)使掘進(jìn)機(jī)在工作中偏離正常軌道，造成較大的噪音及不良振動(dòng)問(wèn)題，當(dāng)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題后，工作人員就要以切割參數(shù)及運(yùn)行軌跡為依據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，確保掘進(jìn)工作設(shè)備的切割頭依照工作要求來(lái)工作，進(jìn)而提高煤炭開采的工作效率。

3.5自動(dòng)運(yùn)輸技術(shù)

煤礦行業(yè)的發(fā)展使得井下作業(yè)運(yùn)輸越來(lái)越重要，巷道維護(hù)的工作量也明顯增加，因此實(shí)施運(yùn)輸自動(dòng)化十分必要。掘進(jìn)工作面的運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù)就是利用控制室對(duì)輸送機(jī)實(shí)施集中控制，控制器對(duì)帶式輸送機(jī)電機(jī)開關(guān)、除塵風(fēng)機(jī)開關(guān)、掘進(jìn)機(jī)狀況等機(jī)械連鎖控制。設(shè)備采集終端對(duì)輸送機(jī)機(jī)尾、電機(jī)電流、速度、溫度、堆煤等數(shù)據(jù)信息，一旦設(shè)備發(fā)生故障，控制器就會(huì)自動(dòng)撥通緊急電話，叫急叫停，最終實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸自動(dòng)化。

結(jié)束語(yǔ)

總之隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)及相關(guān)設(shè)備在煤礦生產(chǎn)中提供了便利條件。機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)工作中的實(shí)踐不僅提高了工作效率和質(zhì)量，也使人員的人身安全得到了保障，促進(jìn)我國(guó)煤礦事業(yè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。

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（作者單位：焦作煤業(yè)（集團(tuán)）新鄉(xiāng)能源有限公司）