探究掘進(jìn)工作面自動化技術(shù)

陳黎明

摘要隨著科技的不斷發(fā)展，自動化技術(shù)日益提升，煤炭工業(yè)的自動化技術(shù)也得到迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式已發(fā)生了跳躍式的變革。但當(dāng)前我國煤礦生產(chǎn)在綜掘工作面自動化方面仍存在不足，制約了煤炭生產(chǎn)的發(fā)展。本文通過分析掘進(jìn)工作面自動化系統(tǒng)的內(nèi)涵與范圍，提出了提升煤礦掘進(jìn)工作面自動化技術(shù)的相關(guān)措施，旨在為相關(guān)工作人員的開采工作提供借鑒與參考，以不斷推動煤炭工作的平穩(wěn)發(fā)展。

關(guān)鍵詞煤礦掘進(jìn)；工作面；自動化技術(shù)

在科學(xué)技術(shù)日新月異、不斷發(fā)展的今天，自動化技術(shù)也得到迅猛的發(fā)展。與此同時(shí)，我國煤炭行業(yè)機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量也逐步提升，以往傳統(tǒng)的煤炭生產(chǎn)技術(shù)已被新型的自動化生產(chǎn)所取代，煤炭生產(chǎn)效率與生產(chǎn)產(chǎn)量愈來愈可觀，均得到大幅度的提升。但是，在煤炭生產(chǎn)過程中，仍在某些環(huán)節(jié)存在不足，綜掘工作面的自動化技術(shù)稍顯遜色，導(dǎo)致這一環(huán)節(jié)與煤炭生產(chǎn)的其他環(huán)節(jié)出現(xiàn)了不均衡發(fā)展，對我國煤礦行業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展造成了不利影響。從我國煤礦企業(yè)的情況來看，由于地形復(fù)雜，施工環(huán)境復(fù)雜等因素，經(jīng)常會發(fā)生事故，因此，不斷提升煤礦掘進(jìn)工作面的自動化技術(shù)顯得尤為重要。

1掘進(jìn)工作面自動化系統(tǒng)的內(nèi)涵與范圍

1.1掘進(jìn)工作面自動化系統(tǒng)的內(nèi)涵

煤礦掘進(jìn)在煤礦企業(yè)的煤炭生產(chǎn)過程中處于重要地位，它關(guān)系到煤炭生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，與生產(chǎn)過程的每個(gè)方面緊密相連，是一項(xiàng)具紐帶性的復(fù)雜工程。因此，煤礦掘進(jìn)工作面自動化系統(tǒng)的建立不應(yīng)僅僅局限于煤巷之中，將其作為一個(gè)獨(dú)立體進(jìn)行分析，而是應(yīng)該把它視作整體性內(nèi)容研究。控制對象的一個(gè)重要內(nèi)容就是煤巷掘進(jìn)，煤巷掘進(jìn)所輸出內(nèi)容是以斷面的要求為依據(jù)而形成的原煤和煤巷，而輸入的內(nèi)容則是以煤壁為目標(biāo)，同時(shí)伴有相應(yīng)信號的存在。這些信號可分為幾類：可測量不可控制、可控制不可測量，既不可控制又不可測量。同時(shí)，這些信號與運(yùn)輸、支護(hù)、割煤等工序相關(guān)，也與供電、排水、瓦斯檢測、材料運(yùn)輸?shù)劝踩Ｕ舷嚓P(guān)。

1.2自動化系統(tǒng)涉及范圍

由于我國地域廣袤、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層的形態(tài)也具有多樣性，很多煤層所在地形較為復(fù)雜，厚度小到零點(diǎn)幾米，大到幾十米。在這一厚度范圍的煤層中，單巷掘進(jìn)是巷道中的主要掘進(jìn)方式。在我國，大部分煤礦目前所采用的綜合性機(jī)械主要包括單體錨桿鉆機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、通風(fēng)除塵機(jī)、懸臂式掘進(jìn)機(jī)等等。這些綜合性機(jī)械設(shè)備之中，懸臂式掘進(jìn)機(jī)以采煤、割煤和裝煤為主要的工作任務(wù)，它是關(guān)鍵的機(jī)械裝置。綜掘工作面的自動化研究是提升煤巷掘進(jìn)工作面自動化技術(shù)的核心與關(guān)鍵，也就是說，要增強(qiáng)煤巷掘進(jìn)工作面的自動化技術(shù)就務(wù)必要做好綜掘工作面的自動化研究，值得注意的是，這項(xiàng)研究應(yīng)該將煤巷懸臂式掘進(jìn)機(jī)作為主要研究對象。由于生產(chǎn)條件的種種限制，煤礦企業(yè)通常采取錨桿錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)的方式進(jìn)行掘進(jìn)后的支護(hù)，而沒有采取液壓支架的支護(hù)方式。由此一來，便會在掘進(jìn)支護(hù)過程中出現(xiàn)支護(hù)作業(yè)間的銜接問題。

2提升煤礦掘進(jìn)工作面自動化技術(shù)的措施

2.1運(yùn)輸自動化技術(shù)

皮帶集中控制系統(tǒng)，是針對煤巷掘進(jìn)工作面中的原煤最主要的運(yùn)輸方式。然而當(dāng)前，伴隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，科技的日趨進(jìn)步，掘進(jìn)支護(hù)的自動化系統(tǒng)已經(jīng)得以實(shí)現(xiàn)。但從其自動化系統(tǒng)發(fā)展的實(shí)際情況來看，由于維護(hù)工作的任務(wù)繁重，支護(hù)材料消耗也愈來愈多，因此，運(yùn)輸過程中所使用膠帶應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的改進(jìn)，通過對底帶進(jìn)行材料運(yùn)通來實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸?shù)淖詣踊?/p>

2.2掘錨機(jī)組自動化技術(shù)

掘進(jìn)與支護(hù)是進(jìn)行煤巷掘進(jìn)作業(yè)過程中所采用的主要工藝方式。根據(jù)煤礦企業(yè)在采掘作業(yè)中所面臨的環(huán)境來看，作業(yè)環(huán)境中的地形很復(fù)雜，若要在這樣環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自動化，就必然要研發(fā)出掘錨聯(lián)合機(jī)組的自動化技術(shù)，因?yàn)橹挥羞@一技術(shù)才可適應(yīng)我國較為復(fù)雜的煤層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對掘、裝、運(yùn)、支等方面的自動化技術(shù)。這樣一來，不但可以推動掘進(jìn)割煤速度的不斷提升，還能夠?qū)崿F(xiàn)對頂板與煤幫的支護(hù)工作，有效地解決了割煤與支護(hù)的銜接問題。

2.3錨桿支護(hù)自動化技術(shù)

近年來，在采煤作業(yè)中重型機(jī)械的應(yīng)用越來越廣泛，采煤的機(jī)械化水平逐步得到提升，瓦斯的涌出量也日益加大，同時(shí)，隨著采煤工作量和產(chǎn)量的提升，回采巷道的斷面與維護(hù)也提出了新的要求。在此情況下，就要求加強(qiáng)巷道斷面的建設(shè)強(qiáng)度。通常情況下，斷面多為矩形，且跨度較大，并且斷面的項(xiàng)板和兩側(cè)基本是煤層，圍巖受力情況較為復(fù)雜，且能接受的強(qiáng)度相對過低，因此，會在很大程度上影響巷道的穩(wěn)定性，導(dǎo)致支護(hù)工作存在一定的難度。這樣看來，推動錨桿支護(hù)的自動化具有強(qiáng)烈的必要性。

2.4掘進(jìn)機(jī)自動化技術(shù)

在開展煤巷掘進(jìn)作業(yè)過程中，最重要的關(guān)鍵機(jī)械就是掘進(jìn)機(jī)，高質(zhì)量、自動化的掘進(jìn)機(jī)可以提升煤巷掘進(jìn)工作的質(zhì)量與效率，推動煤礦開采工作的不斷發(fā)展。由此可見，掘進(jìn)機(jī)自動控制技術(shù)的研發(fā)尤為重要，并適用于我國多樣性的復(fù)雜的煤巷地質(zhì)條件，確保實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作的自動化。搭配掘進(jìn)機(jī)機(jī)載臨時(shí)支護(hù)裝置，可以快速實(shí)現(xiàn)對巷道的臨時(shí)支護(hù)工作，對于具有沖擊地壓或煤與瓦斯突出的巷道來說，搭載掘進(jìn)機(jī)機(jī)載防沖鉆機(jī)或機(jī)載防突鉆機(jī)，可以快速實(shí)現(xiàn)防沖與防突工作，大大縮短了工序間的銜接時(shí)間。此外，掘進(jìn)機(jī)自動控制技術(shù)還應(yīng)有賴于液壓、機(jī)械、電子等其他科技的有效配合，進(jìn)而逐步實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的自動控制。

2.5掘進(jìn)工作面信息傳輸技術(shù)

在煤礦開采作業(yè)中，通常要求掘進(jìn)工作面的控制系統(tǒng)能夠在對設(shè)備實(shí)時(shí)情況、環(huán)境指標(biāo)等方面實(shí)現(xiàn)更為精確與快速的信息傳輸。但是，在實(shí)際操作情況下，通常會因?yàn)閻毫由a(chǎn)環(huán)境以及復(fù)雜地形條件的制約，導(dǎo)致信息傳輸質(zhì)量大大減弱，影響了傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。因此，PPPOE技術(shù)可以應(yīng)用于掘進(jìn)工作面信息傳輸過程中，通過實(shí)時(shí)環(huán)網(wǎng)的交換機(jī)，將各種各樣的信息進(jìn)行準(zhǔn)確的傳達(dá)，提升傳輸?shù)陌踩浴⒏咝耘c準(zhǔn)確性。

2.6安全保障監(jiān)控技術(shù)

在煤巷掘進(jìn)過程中，影響施工作業(yè)安全性的因素主要有2個(gè)：其一，施工的環(huán)境因素；其二，施工的機(jī)械因素。因此，要在對工作面進(jìn)行安全監(jiān)控設(shè)備監(jiān)控的同時(shí)，還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)對施工的機(jī)械設(shè)備傳感器進(jìn)行安全性能的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以提升施工的安全性，減少事故的發(fā)生。

3結(jié)論

總而言之，根據(jù)上述針對煤礦掘進(jìn)工作面自動化技術(shù)的分析與研究，我們可以將提升煤礦掘進(jìn)工作面自動化技術(shù)的措施總結(jié)為以下3個(gè)方面內(nèi)容：第一，對掘進(jìn)工作面開展系統(tǒng)性的劃分，并對工作面的自動化范圍進(jìn)行科學(xué)的確定；第二，對掘進(jìn)煤巷進(jìn)行整體性的分析，確定各種控制參數(shù)；第三，對掘進(jìn)煤巷的系統(tǒng)模型進(jìn)行確定，深入研究技術(shù)的解決。endprint