機電自動化技術在煤礦掘進工作面中的應用

劉勛

摘要：本文通過對煤礦掘進工作中自動化技術的應用現(xiàn)狀分析，研究了機電自動化技術在煤礦掘進工作中的具體應用。 關鍵詞：機電自動化技術;煤礦掘進工作面;實踐應用 隨著時代的發(fā)展以及科技的不斷進步，在我國當前的煤礦掘進工作中， 相比于之前，相關技術和設備水平都得到了顯著提高，但在自動化方面還 存在一定缺陷和不足，因此也對工作效率和質量產生了直接影響。在此情 況下，機電自動化技術應用而生，通過該技術在煤礦掘進工作中的實際應 用，不僅大幅度提高了工作效率，同時也促進了煤礦生產的可靠性與安全性，綜合應用效果顯著，對于煤礦生產行業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展很有幫助。

1 煤礦掘進工作中自動化技術的應用現(xiàn)狀分析

不同的煤炭生產模式，煤礦掘進工作內容也各不相同，其屬于一項系統(tǒng)性、復雜性、綜合性的工程，其中，煤巷掘進是其中一個重點控制對象， 實踐過程中，結掘進工作的不同，一般可將輸入作為斷面依據(jù)和參考，逐 步完成煤礦支護、割煤運輸?shù)裙ぷ鳎陂_展這些工作的過程中，通常會 涉及到一系列安全方面的問題，具體如通風排水、運輸材料、現(xiàn)場供電人 員定位、現(xiàn)場監(jiān)控等等。從整體上來看，通過機電自動化技術在煤礦掘進 工作中的實踐應用，能夠確保掘進工作時刻處于安全、穩(wěn)定狀態(tài)，且工作 效率也得到了大幅度提高，提升了相關硬件設備的抗磨損能力。總之，在 煤礦掘進工作中，應用自動化技術刻不容緩。

2 機電自動化技術在煤礦掘進工作中的實踐應用

2.1 掘進機監(jiān)控技術 在開展煤礦掘進工作的過程中，通過掘進機監(jiān)控技術的實踐應用，能 夠實現(xiàn)對現(xiàn)場工作情況的實時監(jiān)控，與此同時還能夠精準、及時的掌握 各種工作面信息，具體如掘進速度、孔隙水壓力等等，之后在計算機系統(tǒng) 的輔助之下，為現(xiàn)場工作人員提供合理決策。在開展自動化監(jiān)測工作的過 程中，通常需要借助上位機所采集的相關數(shù)據(jù)來進行，之后通過組態(tài)軟件 進行完整監(jiān)測，其具體功能主要包括屏幕顯示、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、參 數(shù)顯示等等，上位機以 PC 機為主，下位機 PLC 控制系統(tǒng)和現(xiàn)場從站系 統(tǒng)為主，之后借助相關軟件，使相關工作人員和機械設備進行交互，實現(xiàn) 對地表沉降量的實時、精準監(jiān)測。

2.2 掘進機煤巖識別技術 由于巖石和煤礦層在硬度上存在一定差別，因此也決定了掘進機截割 負荷的差異，截割電機設備的旋轉油缸壓力、電流、升降油缸壓力等都會 對掘進速度產生影響，結合這些參數(shù)，便可以對巖石層與煤礦層的界面進 行判斷，提高煤礦開采工作效率。

2.3 掘錨一體化技術 以往的臨時支護在具體施工中進行應用時，由于是采取了支護與決定 分開的方法，因此也會對決定效率產生直接影響，且安全性能較低，現(xiàn)場 工作強度較大，由此也限制了其廣泛應用。在此情況下，掘錨一體化技術 應運而生，其主要是將錨護裝置安裝在掘進及設備上，該裝置一般是由分 流集油閥、頂架、伸縮油缸、管路等共同構成。實踐過程中，借助掘進機 設備自身的液壓系統(tǒng)，之后對液壓閥進行切換，使之變?yōu)橹ёo油路，在完 成支護之后，還需要對液壓閥進行切換，使之變?yōu)榫蜻M作業(yè)油路，上述操作不僅不會對正常的決定作業(yè)產生影響，同時具有可靠性高、操作便捷的優(yōu)勢。

2.4 掘進機自動截割技術 實踐過程中，通過截割軌跡調整、自動截割導航、截割頭空間位置坐 標等，完成掘進機的自動化結構工作，與此同時，也實現(xiàn)了對傳感器技術、 運動控制技術以及數(shù)控加工技術的合理應用。在煤礦巷道中，一般可將掘 進機工作位置劃分為偏心以及對心兩種工作狀態(tài)。 在偏心的工作狀態(tài)下，掘進機在運行過程中，經常會受到不平衡傾覆 力的干擾和影響，從而產生較大的噪音和震動，因此，正常情況下，都是 采取對心狀態(tài)。通過對切割軌跡參數(shù)以及截割面參數(shù)進行合理設置，能夠 確保設備按照要求和軌跡逐步完成截割工作，最后進入運動控制器進行閉 環(huán)控制，從而大幅度提升系統(tǒng)的控制效率和精度。

2.5 自動排水、探水技術 在煤礦掘進工作中，透水事故危害嚴重，屬于重大惡性事故，在開展 煤礦掘進工作的過程中，溶洞、裂隙、斷層等均有可能導致涌水現(xiàn)象，因 此，在正式開展工作之前，相關工作人員須強化對可疑突水地段進行監(jiān)測， 之后開展一段距離的掘進工作，再進行探測，整個施工過程雖然會對生產 效率產生一定影響，但對于掘進安全性的提高卻很有幫助。實踐過程中， 可將激光追蹤儀器安裝在掘進機設備上，同時選擇合適的距離對 3D 傳感 器進行安裝，將 PLC 控制系統(tǒng)設置在控制柜中。結合掘進距離和探水深度，每次掘進到預定的距離之后，需要停止作業(yè)，之后再對掘進程序進行重啟， 從而真正實現(xiàn)無人監(jiān)管。自動排水技術，其一般是由水泵、低壓防爆開關 電機、液壓控制器等共同構成，屬于一種先進的排水系統(tǒng)，實踐過程中， 通過保護動作和緊急情況手動操作功能的設置，能夠有效避免排干水后設 備繼續(xù)運行，而對水泵產生損壞和影響。

2.6 通風監(jiān)測系統(tǒng) 在煤礦掘進工作中，通風狀況與煤礦生產安全性穩(wěn)定性息息相關，為 了能夠對各工作面通風情況進行及時精準的監(jiān)測和了解，可對自動化控制 技術進行應用。實踐過程中，該控制模式多種多樣，相關工作人員可結合 實際情況選擇相應的工程模式。通風監(jiān)控系統(tǒng)，主要分為終端設備、智能 通風控制子站、地面集控中心等共同構成，其中，地面集控中心處于核心 關鍵地位，能夠實現(xiàn)對設備相關數(shù)據(jù)的有效處理與分析。與此同時，還能 夠對風速信息、風量信息以及瓦斯?jié)舛确植紶顩r進行實時顯示，控制子站 一般是由 PLC 控制系統(tǒng)、光纖交換器等共同構成，能夠實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的 實時采集，同時也能對通風機通信等進行有效控制。 終端設備能夠對通風機、電流信息、電壓信息、掘進工作面、溫度等 信息進行實時采集，同時結合控制子站指令，對通風機的開機轉速以及開 度進行控制。

2.7 自動化運輸技術 在工作室中通過對掘進工作面運輸機運行狀況進行集中監(jiān)控，可通過 控制器，對除塵風機開關、輸送機、電機開關、掘進機狀態(tài)等信息進行聯(lián) 合控制，最后進入多功能終端，對輸送機溫度、電機電流、運行速度等數(shù) 據(jù)進行實時采集，同時結合相應的控制模式，對于故障問題進行及時發(fā)覺， 并在第一時間作出相應的保護動作，確保電話通知功能、急停功能等能夠 順利實現(xiàn)，推動著運輸工作朝著自動化、智能化方向發(fā)展。

結語 綜上所述，隨著計算機技術以及微電子技術的不斷發(fā)展，也為機電一 體化技術及其相關設備，在煤礦生產過程中的廣泛應用提供了便利條件。 機電一體化技術主要包括掘進機監(jiān)控技術、掘進機自動截割技術、掘錨一 體化技術、通風監(jiān)控系統(tǒng)、自動排水探水技術等等。通過這些技術在煤礦 掘進工作中的實踐應用，不僅大幅度提高了工作質量和效率，同時也為工 作安全性和可靠性提供了良好保障，對于我國煤礦事業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展 很有幫助。

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