煤礦采煤中自動化技術的應用

李偉

摘 要：在煤礦生產中，采煤作業居于核心地位。但采煤作業必須在復雜的井下環境中進行，危險系數極高;而且采煤作業的勞動強度極大，長時間的采煤作業還會嚴重傷害采煤人員的身體健康。在采煤作業中應用自動化技術，則可以降低采煤作業的風險，并且提升采煤作業的效率。本文將就此方面展開論述。

關鍵詞：煤礦;采煤;自動化技術;應用

在煤礦生產中，采煤作業居于核心地位。但長期以來，各地煤礦實行粗放式采煤作業，機械化程度低、井下作業時間長、生產效率卻長期難以提高。因此，應當在采煤作業中主動應用自動化技術。

一、在采煤作業中應用自動化技術的意義

采煤作業必須在復雜的井下環境中進行，采煤人員必須在40℃～60℃的井下高溫中工作，并時刻面對甲烷、二氧化硫、一氧化碳、硫化氫、二氧化氮、氨氣、氡氣等十多種有害氣體，在井下作業中，還可能出現瓦斯突出、沖擊地壓、地下水涌出等各種意外情況[1]。因此，井下采煤作業的危險系數極高;而且采煤作業的勞動強度極大，長時間的采煤作業會嚴重傷害采煤人員的身體健康（風濕病、肺塵病已經成為采煤人員的職業病）。——在采煤作業中應用自動化技術，可以有效降低采煤作業的風險，降低百萬噸死亡率，并且提升采煤作業的效率，提升采煤作業的經濟效益。

二、自動化技術在煤礦采煤中的應用

薄煤層開采，是長期困擾采煤作業的一個難題。眾所周知，薄煤層厚度較低（往往小于1.7米）、工作采高小，難以投入大批采煤人員進行井下作業。——應用自動化技術，實行無人工作面采煤，則可以解決這一難題。

目前，國內已經有煤礦企業進行了無人工作面采煤試驗，并獲取了圓滿成功。進行無人工作面采煤，需要使用配有FACEBOSS系統的自動化采煤機，并在采煤機上安裝姿態傳感器、傾角傳感器、紅外發射器;還要在薄煤層礦井內每個液壓支架上安裝紅外發射器[2]。——自動化采煤機進入礦井，推進到某一液壓支架附近，接收到液壓支架發出的紅外信號;采煤機便能自行確定運行的位置，并根據該位置的煤厚動態自動計算當前采煤機前滾筒的采高和后滾筒的下切量。在采煤機沿平行煤壁或垂直煤壁方向開始自動采煤作業時，姿態傳感器則確定采煤機沿平行煤壁和垂直煤壁方向的傾角，用以補償因煤層傾角變化影響的采煤機的挖底和采高量。

國內某煤礦薄煤層工作面，有176架液壓支架，采用無人工作面采煤，具體程序如下：①采煤機進入工作面，向左進行第一輪采煤作業，從第7根液壓支架處開始采煤，至第28根液壓支架住停止;②采煤機推進到第28根液壓支架住后停止作業，向右轉向，開始第二輪采煤作業，從第28根液壓支架處開始采煤，至第7根液壓支架住停止;③采煤機推進到第7根液壓支架住后停止作業，向左轉向，開始第三輪采煤作業，從第7根液壓支架處開始采煤，至第171根液壓支架住停止;④采煤機推進到第171根液壓支架住后停止作業，向右轉向，開始第四輪采煤作業，從第171根液壓支架處開始采煤，至第148根液壓支架住停止;⑤采煤機推進到第148根液壓支架住停止作業，向左轉向，開始第五輪采煤作業，從第148根液壓支架住開始采煤，至第171根液壓支架住停止;⑥采煤機推進到第171根液壓支架住停止作業，向右轉向，開始第六輪采煤作業，從第171根液壓支架住開始采煤，至第7根液壓支架住停止。如此循環推進，在整個無人工作面采煤過程中，地面的操作人員通過主控計算機實時獲取采煤機的位置，對采煤機進行遠程監控[3]。

三、展望采煤自動化技術未來的發展

盡管國內采煤自動化技術取得了一定的進展，但總的來看，國內采煤自動化技術與發達國家相比仍存在著較大的差距;這也意味著國內采煤自動化技術還有極大的上升空間。

展望采煤自動化技術未來的發展，我們認為：采煤自動化技術將向機器人采煤與物聯網采煤融合的方向發展。所謂機器人采煤，指的是采煤作業中使用全自動化刨煤機，根據計算機設定的深度對煤層進行自動截割（目前，在德國、美國等發達國家，已經廣泛采用全自動化刨煤機[4]）;所謂物聯網采煤，指的是在采煤作業中廣泛使用物聯網技術：在井下及井下機械設備、液壓支架上大量設置無線射頻傳感器、靜態傳感器、動態傳感器，構建物聯網感知層;使用移動通信技術、M2M技術，構建高效的傳輸層;使用大數據技術、云計算技術、人工智能技術，構建物聯網應用層與服務層，而后實施精細化的采煤作業。——將機器人采煤與物聯網采煤融合起來，通過物聯網，利用無線射頻傳感器掌握井下的各種參數，采用遠程通信技術、自主定位技術、自動導航技術來控制機器人進行精細化采煤，利用無線射頻傳感器、靜態傳感器、動態傳感器掌握機器人的實時運行狀態并不斷進行動態調整，必將進一步提高采煤作業的效率。

結束語

采煤作業，伴隨著現代工業技術發展而出現。所以，采煤作業也將隨著當代工業技術的發展而不斷向前發展。在采煤作業中應用自動化技術，必將大幅提升采煤作業的效率，并推動我國煤礦生產轉型升級。因此，這方面的問題值得我們進一步深入研究。

參考文獻

[1]高燕京.采煤機自動化及智能化控制技術分析[J].當代化工研究，http：//kns.cnki.net/kcms 2020（13）：68-69.

[2]楊永亮.煤礦采煤技術發展與采煤自動化技術[J].石化技術，2020，27（06）：364-365.

[3]王超.礦井采煤機自動化控制系統的設計與應用[J].機械管理開發，2020，35（05）：226-227+275.

[4]白會瓊.談煤礦采煤技術的發展與自動化技術的應用[J].智能城市，2018，4（24）：55-56.