煤礦掘進工作面自動化技術探討

＊崔 晶

（華陽二礦 山西 045000）

引言

雖然在時代的發展中低碳無污染形式的新能源終將成為最佳選擇，我國當下也在努力開發和研究，但是，就目前的情況而言，在工業發展過程中煤炭依然是最主要的能源。為了使國民經濟的快速發展和煤炭實際開采的安全性得到保證，需要在煤礦掘進工作面施工過程中有效應用機電自動化技術，不僅能夠使煤礦開采實現效率的提高，推動煤礦行業的快速發展，而且能夠降低煤礦發生事故的幾率。因此，深入探究煤礦掘進工作面自動化技術是一項十分重要的工作。

1.煤礦掘進面自動化現狀

近幾年，各種各樣的先進計算機技術不單單應用到了各個行業，而且滲透到了人民群眾的生產以及生活中，逐漸成為時代發展的領袖技術。煤礦屬于一種基礎性的能源，在日常生產過程中其疏忽式的生產方式以及傳統化的管理模式對煤礦企業高效率發展產生了一定阻礙。在煤礦企業中有效應用計算機技術，能夠更好的使井下生產以及經營管理達到自動化水平和信息化水平。煤炭生產模式的不同，也是出現不同的掘進作業內容，其是一種系統化、復雜化以及綜合化的施工工程。掘進工作面具有廣泛的涉及面，無論是材料運輸、施工現場管控，還是通風排水、人員配備等方面都有所涉及，同時還涉及到了供電管理以及各種機械的具體操作，無論哪個環節均存在不同程度的安全隱患。在煤礦掘進工作中有效應用自動化技術，能夠使工作更具精準度，減少職工的工作壓力，使掘進工作始終保持安全以及穩定的狀態，進而不斷增強工作效率，為企業帶來最大化經濟效益。但是現階段在多數老礦井中，因為開采較深、水壓高和煤層相對較薄等特點，在環境相對復雜的情況下，掘進工作面無法實現自動化，工作模式通常以單項掘進為主，所使用的設備也僅僅涉及到了通風除塵機、輸送機以及懸臂式掘進設備等，利用人工操作完成現場作業，工作效率相對較低，導致煤礦企業的進一步發展難以緊跟時代發展腳步，在煤礦企業朝著高質量發展過程中自動化技術的有效應用已經是必然趨勢。

圖1 通風機

2.阻礙煤礦掘進工作面實現自動化開采的主要因素

(1)環境因素

環境因素是阻礙煤礦掘進工作面無法實現自動化開采的主要因素，工作面的采高、瓦斯以及礦壓大小等多種因素嚴重影響著開采作業。基于現階段的技術水平，在環境相對復雜的情況下，工作面確實難于達到自動化掘進水平實施開采作業，可以在具有較好地質基礎以及安全基礎的工作面中嘗試性的實施自動化掘進作業。但是，并不說明在地質條件相對復雜的環境下無法實現，而是需要不斷在不同地質基礎下深入探索適應于各種基礎條件的高水平自動化開采。

(2)設備因素

圖2 液壓支架

要想使掘進設備達到自動化水平智能開采效果，必須使所有配備的掘進設備的整個生產過程實現自動化，例如，掘進機的整個工作面所配備的記憶形式的截割功能以及液壓支架電液控制系統等必須達到自動化水平。如此便對產品自身的質量、安全性以及智能化等提出了更高要求。

(3)技術因素

現階段，我國煤礦的掘進自動化技術依然停留于自動化水平較低的層面，與人工形式的操作還存在著較大的差距。對于煤巖分界技術而言，通過對煤機滾筒的實際割煤或者割巖的情況的有效監測，立足于記憶截煤層面展開自我調整，以此使掘進機達到自動化水平的有效控制。對于煤巖識別技術而言，其能夠在放頂煤工作面對放煤過程中摻雜巖石的情況進行有效監測，進而有效控制實際的放煤時間，使放煤過程達到自動化水平。

3.需要處理的關鍵技術

(1)運輸自動化技術

在煤礦掘進施工過程中運輸所發揮的重要性眾所周知，隨著各項技術的快速發展，運輸過程也逐漸強化了自動化水平。運輸達到自動化水平，不僅能夠實現采掘效率的大大提高，而且能夠對支護作業的實施起到協助作用。通過深度考慮安全生產的有效維護，煤炭巷道實施挖掘作業時，需要投入大量的支護材料。因此，在運輸過程實現自動化以及高效化中必須采取合理的方式進行。例如，在運輸膠帶的有效使用中，可以選擇底帶運輸形式的支護材料，以此推動運輸快速實現自動化。

(2)掘錨機組自動化技術

我國煤礦生產具有十分復雜化的地質環境，因此，煤礦掘進也具有較大的風險。為了在這種惡劣的環境下使掘進工作面達到自動化水平，就必須不斷強化掘進以及支護等作業的綜合能力。掘錨聯合機組自動化技術是不斷優化施工工藝的一項重要途徑。掘錨機組達到自動化水平之后，則會大大提高掘進工作面的適應強度，特別是工作面能夠與自動化齊頭并進。

(3)錨桿支護自動化技術

大規模的煤礦企業在煤炭的實際采掘過程中，往往會采用工作效率相對較高的重型設備，立足于某種角度而言，這種操作模式促進了煤礦生產行業朝著機械化方面發展，但是，在安全層面而言，這種生產方式有著眾多缺陷。重型設備雖然在實際工作中能夠產生大量的煤炭，但是這種相對粗放的掘進作業行為會大大增加巷道斷面以及大量瓦斯涌出的風險，進而為安全作業帶來較大負擔。為了更好的處理這些問題，必須對錨桿支護自動化技術的進一步發展以及應用引起重視，以此使巷道生產實現一定的穩定性。

4.在煤礦掘進作業過程中自動化技術的有效應用

(1)在錨桿保護工作過程中自動化技術的有效應用

在煤礦掘進施工過程中瓦斯泄露方面的風險是無法避免的，瓦斯出現泄露現象之后倘若無法及時有效的解決，一旦上升至爆炸條件，則會導致發生重大安全生產事故，對礦工的人身安全造成威脅。因此，在煤礦掘進工作中對煤礦巷道強化穩固性具有十分重要的現實意義。在煤礦的實際生產過程中，錨桿支護所具備的自動化技術，不僅僅可以大大提升工作效率，而且可以為安全生產提供保障。自動化技術的關鍵在于利用錨桿來有效采集信息，將收集到的數據展開有效反饋，根據合理數據，對掘進機展開工作參數的適當調整，進而使掘進機在達到生產條件的同時，最大化的減少生產成本，獲取更大經濟效益。

圖3 錨桿支護前后對比

(2)在掘錨系統中自動化技術的有效應用

在掘進工作中具有十分復雜且多變的地質條件以及特征，導致掘進工作面有著各種無法預測的重大安全風險。因此，對自動化技術加大應用力度，能夠使掘進工作面減少工作人員的配備，減少安全風險發生率，提高實際工作效率。同時，自動化技術還可以大幅度提高煤礦巷道的養護質量以及安全監測水平，幫助技術人員深入分析煤巷所承受壓力的能力以及整個結構，進而保障煤巷具備穩定性。

(3)在信息傳遞過程中自動化技術的有效應用

在煤礦掘進作業中往往會出現地質條件十分復雜、多變、且無法預測等現象，現場施工過程中的管理人員必須對掘進工作的具體情況進行實時監控和準確判斷，但是由于距離以及空間等因素帶來的影響，使信息傳遞具有較低的效率，部分信息以及參數會發生失真和遺漏等多種問題，對掘進的具體方向以及作業進程產生嚴重影響。在信息傳遞過程中有效應用自動化技術，能夠大大提高以往的傳遞效率，使信息傳遞技術能夠更加符合掘進機裝置，達到掘進工作面實現自動化水平的標準要求。

5.結語

在我國工業的不斷發展中煤炭堪稱是一種支柱性能源，是促進國民經濟快速發展和社會不斷進步的基礎，因此，需要對煤礦的開采作業引起高度重視。隨著科學技術的不斷發展，我國煤礦行業已經普遍使用先進的自動化技術，煤礦行業雖然在眾多方面對自動化技術進行了有效應用，但是并未實現大范圍的覆蓋，因此，需要對煤礦掘進工作面加大自動化方面的研究力度，進而使煤礦開采可以更好的應用先進的自動化技術，為煤礦開采帶來一定的安全性以及高效性，推動我國經濟的快速發展，為社會主義實現現代化奠定基礎。