基于機電自動化技術在煤礦掘進工作中的應用探究

楊小勇

陜西小保當礦業有限公司 陜西 榆林 719302

隨著中國經濟的快速發展，環境污染成為人們日益關注的問題，綠色能源的提出積極響應了環保舉措，但是在中國的未來發展中煤礦的開采工作仍備受重視。煤炭作為我國不可或缺的資源之一，其煤炭開采和生產工作的重要性不言而喻。高新技術的發展、電子技術的完善提高了煤炭掘進的效率、保障了工作人員的生命財產安全。但就目前煤炭事業的發展情況而言，還存在著諸多煤礦掘進技術方面的問題，如：掘進和防護作業的協同問題、材料運輸與煤炭運輸技術落后等。要想提高煤炭掘進效率、促進掘進工作向著更安全、更高效的方面發展，就需要對煤礦掘進自動化進行發展。

1 中國煤礦行業發展現狀

煤礦行業歷經40年的創新發展，由傳統的簡單化的煤炭生產走向現代化、信息化、智能化發展，并在行業中取得了新的進展。煤炭作為我國支柱性能源產業，我國煤炭的開發與利用水平位居世界的先進行列，儲備量占全球的21.4%，作為煤炭生產與消費大國，雖然煤炭事業蒸蒸日上，但是煤炭事業在發展與創新過程中還存在著許多問題，問題如果得不到妥善解決，會對煤炭事業的發展造成一定程度的影響，甚至會阻礙其發展。因此，在煤炭掘進過程中為避免員工的人身財產安全受到侵害，煤礦管理人員應妥善解決安全事故頻發、掘進技術落后、掘進效率低下等問題[1]。

2 煤礦掘進工作面自動化系統

我國的煤礦資源非常豐富，但其掘進工作卻異常艱難，且危險系數高。主要因為我國地質環境十分復雜而且多樣，煤層厚度不均勻導致的。這就需要自動化系統來保證開采工作的順利進行。我國目前使用的是傳統掘進的工作模式，進行煤炭的開采任務、切割煤的工作和裝載煤的工作。隨著開采工作的穩步進行，考慮到工作人員的安全問題、掘進的效率問題，相對而言對于掘進設備的質量和技術就越來越重視。如果掘進設備不到位，難以保障工作的順利進行。將自動化技術應用到煤礦的掘進過程中，能有效解決掘進中出現的意外項，節約人力物力、把握掘進工作的進程，提高煤礦企業的經濟效益，給企業帶來更穩定的發展。但在掘進自動化技術應用的同時，要注意以下三個問題：①掘進作業和防護作業是否實現作業同步化；②材料與原煤運輸是否實現同步化；③安全體系是否自動化。以上問題能否得到妥善解決決定著掘進工作的進程與掘進的效率。

3 自動化技術在掘進工作中的應用效果

3.1 巖層探識技術

在煤礦開采期間，最主要的是對巖層的質地、厚度等的分析，要保證對開發概況的了解，以防突發事件的發生。巖層的探識質量會影響煤礦的掘進效率，煤層和巖層識別效果是影響煤礦掘進機截割效率的重要因素，掘進機在工作時，截割煤層與截割巖層時截割電機的電流會發生變化。通過對同一巷道截割時，巖、煤層的不同參數，從而對煤層和巖層的界面進行判斷，這就是所謂的掘進機對巖層和煤層的識別功能。如果掘進機沿著底板切割且在底板以上形成截割的軌跡，判斷為夾矸，則可通過調節電磁比例閥繼續切割；若存在割底現象，可通過抬高截割頭，直到發現煤層為止。

3.2 自動截割技術

截割技術在煤礦掘進過程中是非常重要的，在進行掘進時，將運動把控技術、傳感器技術、數控加工技術與截割技術相結合，工作人員通過對數據的把控能了解到截割頭的動態位置坐標與其切割的方向，通過對截割技術的把控可調整掘進機的使用，保證掘進工作的順利進行。在進行巷道工作時，掘進機分為兩種狀態，一種是對心作業狀態，一種是偏心的作業狀態。如果掘進機是對心狀態，其掘進工作是非常正常的，正常對掘進機進行操作即可。由于巖層和煤層的復雜性，掘進機工作時，受到不平衡傾覆力作用時，掘進機會離開鎖定的軌道，從而產生噪音或者震動情況，這時，工作人員需要發揮其專業性，根據切割面的運動軌跡與作業數據對截割頭運行進行不斷地調整，確保任務保質保量完成。其次，數字信號處理器技術可以將截割作業的數據進行糾偏，保障把控技術實現閉環。例如，根據截割的作業范圍來確定截割面的具體尺寸和規格。具體來說就是以回轉臺為中心的切割球投在巷道橫截面上的圓形投影，只要確保實際的截割作業范圍在投影區域之內，掘進機就可順利進行截割作業，保證工作進程。之后為了確定掘進機具體的循環次數和運動軌跡可以將作業的數據導入數字信號處理的設備中。

3.3 掘進工作面的運輸自動化技術

煤礦工作中的運輸工作非常的重要，隨著工作量的加大，對運輸工作的要求也越來越高，因此運輸自動化在掘進工作中是必要的。通過控制室對輸送機進行控制是運輸自動化的主要工作模式。通過對輸送機的連鎖控制，保證輸送機正常的運行。設備采集的終端會對輸送機的電流、速度、溫度進行顯示，工作人員通過終端可以了解輸送機的狀態，當輸送機出現故障時，控制器自動發出急停閉鎖信號，從而實現運輸的自動化。

3.4 自動探水技術

透水事故作為掘進作業的重大事故之一，危害十分的嚴重。由于礦井工作人員對煤壁內情況不了解，在開采時可能存在有斷層的情況，如果這種情況發生會造成大量的水進入工作的空間，阻礙采掘的進程。因此對煤壁內情況進行探測是掘進前的必要工作。探測其中是否有斷層，是否有縫隙，是否會滲出大量的水。根據探測的數據進行分析來確定掘進的范圍。將激光追綜儀安裝在掘進機上，或者在控制柜安裝PLC系統，當掘進機進行工作時，可以有效了解煤壁內的情況，保障安全距離，穩定的進行掘進工作。

3.5 通風檢查技術

通風檢查工作的好壞決定著掘進工作的安全。在掘進工作時，工作人員大多在地面，為了掌握各個工作面的通風情況，就需要自動化技術的支持。自動化模式越來越多，地面控制中心、自動化通風控制子站和終端設備是監測監控系統的三大組成部分，其中，最重要的部分是分析和處理工作面上的監測數據的地面控制中心，其上體現了工作面的風速與風量等具體的數據。而通風控制子站是負責數據信息的采集，方便工作者了解通風的具體信息，以防意外的發生，終端設備收集風的流動量、流動速度等。工作人員可以根據相關反饋的信息對通風設備有具體的了解與管理。

3.6 掘進機自動糾偏技術

掘進機在進行工作時，在完成截割落煤到運煤的工作后，進行下一個自動截割時，首先要使用自動糾偏技術進行糾偏操作，保證掘進機沿預設的軌道進行作業，即巷道的中心線。掘進機能否沿預設軌道前進，主要是通過方向和位置進行判斷。通過掘進機指向元件可以測量掘進機方向與地磁正北方向的夾角，根據夾角可以確定掘進機是否在中心線上行使。其次，利用超聲波傳感器精確測量出傳感器與目標之間的距離。通過掘進機的糾偏技術確定掘進機的行駛方向[3]。

4 結束語

雖然目前煤炭工業的生產有了跳躍式的提高，掘進技術與裝備水平有了質的飛躍，但掘進技術與其他國家相比仍有一定的差距，由于掘進技術的落后，造成采掘的不平衡，限制或阻礙了煤炭事業的發展。因此，各個企業不斷進行自動化技術方面的創新，完善采掘技術應是目前煤炭企業應關注的重點，如，完善巖層探識技術、自動截割技術、掘進工作面的運輸自動化技術、自動探水技術、通風檢查技術等，從而達到煤炭掘進自動化，減少人力成本，加快工作效率，減少生命財產安全的損失，給企業帶來更加長遠的利益，保障中國煤炭大國的地位。