煤礦巖巷快速掘進的自動化技術研究與應用

馮廣奎

中煤第五建設有限公司第三工程處 江蘇 徐州 221140

引言

自從在煤礦生產的過程中引進了機電集成技術，煤礦公司在安全、高效生產的框架內形成了一個依托科學和技術的高速發展階段。舊有的傳統生產的機械設備已經基本上淘汰升級，完全符合現代化生產的需要，并成功地完成了機電的高度集成。煤礦企業現代化道路.將計算機、信息技術和自動控制技術完整的集成融入到機械設備里面，加促了中國礦業技術的跨越式發展，已成為煤礦機電產品現代化的重要手段。

1 煤礦機電一體化技術

伴隨著信息技術以及工業機械設備的不斷發展，煤礦企業的采礦機械設備集機械、電子、自動控制技術于一體。它是煤礦企業安全生產環節最為可靠的機械設備，是多種設備性能的綜合體。它是生產自動化技術在工業生產中的最為現實的展現，一體化設備的應用不僅提高了煤礦企業對于電力供應、通風排水和改善煤礦企業的生產效率以及煤炭開采質量。這些機械設備的強度和使用性能也直接影響著煤炭企業的經濟效益，因為設備應用可以不斷提高煤礦開采質量和生產效率，成為評價煤礦機械技術現代化程度的重要判定指標。伴隨著相關技術的進步，煤礦機電產品的應用屬性不斷得到完善，具有安全、便捷、高效的優點，安裝操作以及后期的保修維護都變得更加智能、更為方便。

目前，在煤礦機械設備中廣泛、大量的使用微機和微處理器的電子控制設備，現代煤礦機械的電子控制系統是一體化設備的重要組成部分。這套控制系統可以實時的監測運行狀態和運行故障的自動診斷，煤礦企業需要更好的應用電氣設備以及電子控制系統的功能，這是對不斷改進電氣控制，以及實現煤礦機械的固有功能的必須前提。同事，相關設備的操作人員以及設備維修保養的工作人員丟需要充分的清楚、了解設備的全部情況，隨著煤礦機械設備的日益普及，復雜的機械設備使得后期的維修和使用都將面臨巨大的困難。因此，煤礦企業的工作人員，必須要提升綜合技術能力和管理水平。

2 掘錨一體自動化快速掘進技術

自動快速掘進的第一步是自動截割。通過系統內設的運算程序，可以得到截割的3D坐標，并且建立起清楚的計算模型，利用傳感器設備對截割的位置進行檢測，得到了實時的處理結果。利用計算機系統對截割頭進行識別，對其軌跡進行仿真分析，得出截割工作的具體導航方向，在獲得軌跡后，對具體部件進行比較，利用控制技術對軌道進行調整，使煤炭工業實現自動的斷面控制。采用綜合自動化技術，通過可視化遠程控制，實現可視化遠程控制和管理，是保證掘進施工快速進行的必要手段。機械控制系統中的實時通信技術是遠程控制機械設備的核心技術之一，機械設備的運行是通過隧道監控方法控制的，采集到的圖像信息以數字形式傳輸，使得控制中心可以指導設備的運行指令，可視化最主要的工作環節，減少安全事故的發生。

在掘錨的機械設備使用過程中，應用機電一體化的技術，采用了濕式的除塵方案。這種除塵方法的工作原理是利用旋轉氣流發生器和集塵器推動空氣附在風篩上形成風墻。由風能驅動集塵器吸進粉塵同時釋放出過濾粉塵后的空氣。采用自動化輸送技術實現對作業的控制。該設備通過網絡以連接到地面的控制機房。通過控制相應的數據信息，將井下的煙霧、溫度等信息接收到控制器中，實現了對工作面設備的管理和控制，同時，為了避免設備傳輸信息的影響，必須對輸送帶和自動變速器進行合理的控制。為了實現該系統的集成化技術，需要在隧道工程自動化過程中注意粉塵等環境因素的影響，將生產系統與安全系統相結合，完成有效輸送的工作。

3 快速掘進技術研究實效分析

隨著煤礦企業對地下的礦產開采的不斷深入，某礦區頂板巖性由于過度開采發生了性質的變化，同時礦井的煤層越來越弱，越來越易受沖擊破壞，使煤礦開挖難以繼續進行。井下的地質構造十分復雜，導致巷道的邊坡變大，最為主要的是這個礦區缺乏先進的挖掘機械設備，傳統的老舊設備沒有很強的破碎能力，當巖石硬度系數比較大時，就很難進行切割，設備運行的速度會并大大降低，甚至會造成機械設備的損壞。上述問題給該礦區的開采工作帶來了非常嚴重的影響。

在解決礦區傳統的機械設備在這種特殊的地質環境下產生的問題上，可以通過掘錨一體化的機械設備實現煤礦開挖與支護的分別進行。支護與開挖的結合很好的解決了該礦區所遇到的問題。該機械設備它可以同時進行切割、裝載和完成巷道的支撐工作，顯著地提高了施工操作人員的操作水平。這是一種普遍應用的采礦技術，它對煤體損傷小，能夠及時的完成巷道的支護結構，創新的技術手段不僅提高了煤礦企業的工作效率，也大大增加了生產的安全性。

除了上述礦區外，還有一個煤礦企業采用了掘錨的機電一體化設備進行井下采煤的自動化生產，大大的減少了井下采煤工人數量，同事顯著提高了煤炭采掘的效率，節約了百萬元的勞動成本，同時由于采掘效率的提高，該煤礦獲得了千萬元的直接經濟效益。通過使用掘錨機設備進行自動化生產和快速的煤炭掘進后，不僅在機械設備上而且在采掘的技術上都有了非常顯著的改變。

目前礦用挖掘機與錨機集成，自動化程度高。它將機器、電源、電子設備和計算機控制系統等集成到機械設備中中，簡化了驅動裝置的結構，全面提高了電氣設備安裝和使用的穩定性和可靠性，部件配置也變得更加方便。數字化開采機械設備在煤炭企業的使用已成為煤炭工業機械一體化的主要發展方向，原則上可以用國產產品替代進口產品。因為目前的國產機械設備已經擁有了獨立的知識產權，設備操作簡單容易，質量可靠，且技術比較先進。

結語：

與傳統工藝相比，掘錨一體的機械設備的使用減少了工人數量和不必要的人力成本，提高了煤礦企業的經理利潤。這就是掘錨一體設備在煤礦中的應用得到推廣和普及的主要原因。