浅谈煤矿掘进工作面自动化技术

李明亮

摘 要：随着我国社会的不断发展，工业生产和居民生活所需的能源总量也在逐年增加，煤炭作为重要基础能源，不仅关系着国民经济的持续健康发展，而且影响人们的生产生活。基于提高煤矿生产效率的现实需要，机电自动化技术应运而生，通过该技术在煤矿掘进工作中的实际应用，不但能够使工作效率大幅提升，而且能够使现场安全性切实提高，从而保障煤矿掘进工作面整体稳定性，满足煤矿资源开采要求。本文简要介绍了煤矿掘进工作面自动化现状，重点分析了煤矿掘进工作面的自动化系统的构建以及自动化技术的应用，以期能为有关方面需要提供借鉴和参考。

关键词：煤矿企业;掘进工作面;自动化技术

在我国煤炭的掘进开采过程中，由于现场环境恶劣、管理难度大、地质灾害多，因此造成煤炭生产安全事故频发的状况，对井下矿工的人身安全造成一定危害。自动化技术是在原有生产设备的基础上，融合了计算机技术、电子学、液压气压技术、自动控制等，能够更好的适应煤炭生产需要，推动了煤矿企业从粗放式生产向高质高效生产的方向转化，促进我国煤炭开采行业的可持续发展。

1 煤矿掘进工作面自动化现状

近年来，日新月异的计算机技术不仅深入到了各行各业，而且融入到了人们的生产和生活中，成为引领时代发展的重要技术。煤炭作为传统的基础能源，在实际生产中其粗放的生产方式和落后的管理水平阻碍了煤矿企业的高质量发展。将计算机技术应用于煤矿企业中，能够使井下生产与经营管理逐渐实现自动化和信息化。不同的煤炭生产模式，掘进工作内容也各不相同，其属于一项系统性、复杂性、综合性的工程。掘进工作面所涉及的内容不仅包括材料运输和现场监控，而且包括通风排水和人员定位，同时还包括供电管理和机械操作，任何一个环节都存在各种各样的安全隐患。将自动化技术应用到煤矿掘进工作中，能够提高工作的精确度，降低职工的劳动强度，使掘进工作时刻处于安全、稳定状态，从而大幅度提高工作效率，为企业创造更多的经济效益。但是目前在大部分老矿井中，由于大采深、高水压以及煤层薄等特点，在复杂环境下很难实现工作面的自动化掘进开采，工作的基本模式为单项掘进，所使用的设备也只是通风除尘机、转载机及悬臂式掘进机等，通过人工操作的方式进行现场作业，具有较低的工作效率，也使煤炭企业的发展无法与时代发展步伐相匹配，自动化技术的应用已成为煤矿企业高质量发展的必然趋势。

2 煤矿掘进工作面自动化系统的构建

1）现场远程监控技术。在生产过程中，可以通过远程监控系统将现场工作情况及时准确的传送给生产调度人员，使其能够掌握各种工作面信息。另外，安全检测作为重要的一项任务，能够实时监控掘进工作面的粉尘、煤尘、瓦斯及掘进工作带来的震动等信息，确保掘进工作的安全性。在自动化监测过程中，相关数据的采集需要借助上位机来完成，而整个工作面的全景动态画面则需要通过组态软件智能拼接所有相机采集的视频图像，上位机以PC机为主，下位机PLC控制系统和现场从站系统为主，系统监测设备的具体功能包括数据处理、参数显示、屏幕显示、数据存储等，详细准确的数据能够使管理人员为现场生产提供科学合理的决策。

2）掘进机自动化技术。现场环境、设备状态、气候条件等因素都会对煤矿掘进工作产生直接影响，因此需要借助自动化技术在复杂的环境中开展掘进工作。掘进机作为煤巷掘进过程中不可缺少的机械设备，承担为开拓煤巷的重任，从而确保采煤运输正常进行。掘进机的自动控制主要是通过电子、液压、机械等技术的融合，使掘进机实现自动化运行，其中包括自主定位、自动纠偏、自动截割等功能，控制掘进工作有序展开。掘进机的自动化运行仅需要人员进行简单的远程操作控制，极大的提高了现场安全性和挖掘煤巷的工作效率。

3）自动截割技术。掘进机在作业过程中，自动截割技术融合了运动控制技术、传感器技术以及数控加工技术，能够对截割轨迹、位置坐标和现场工况进行实时获取，通过对现场数据信息的分析对掘进机作业进行合理调整。如果掘进机在作业时受到不平衡倾覆力的作用，切割位置会出现不同程度的偏离，此时需要对截割面的参数和轨迹进行合理设置，确保截割头按照作业预设的要求进行作业。与此同时，想要使作业的精准度得到提高，需要按照DSP运动控制器进行闭环控制。

4）运输自动化技术。在煤巷掘进工作中，需要向外运输产出的废料和土石，从而确保煤巷畅通，便于进一步开拓和挖掘。随着矿井生产条件的不断改善，皮带集中控制系统已经在煤矿掘进工作中得到应用，为煤矿掘进过程中物料的有效运输提供了保障。而随着工作量进一步加大，可以将新技术运用到皮带集中控制系统中，对运输胶带进行设计加工，使用底带运输施工材料，保障生产运作正常进行。

5）岩层识别技术。在掘进工作面自动化生产中，岩层识别技术也至关重要，岩层的识别直接影响煤矿开采的效率，而采煤掘进机截割负荷大小的差异直接影响煤层和岩层硬度识别能力，主要体现在掘进机截割作业的运行速度上。在掘进机截割煤层和岩层时，煤层和岩层的识别受升降压力、油缸旋转以及截割电流的变化影响，在掘进机截割时会根据岩、煤层的参数来识别顶板和底板。岩层识别技术能够明确岩层的厚度和硬度，以此选取精准有效的掘进切割方式，从而避免各类问题出现在掘进作业过程中。

3 自动化技术在煤矿掘进工作中的应用

1）自动化技术在锚杆保护工作方面的应用。瓦斯泄露风险在煤矿掘进工作中是不可避免的，瓦斯泄漏后如果得不到及时有效的处理，一旦达到爆炸条件，将会造成严重的安全生产事故，威胁矿工的生命安全。所以，在煤矿掘进工作加强煤巷的稳固性能意义重大。在煤矿生产中，锚杆支护的精细自动化技术不仅能够提高工作效率，而且能够保障安全生产。自动化技术主要通过据锚杆进行信息采集，将获得的数据进行反馈，参考合理数据，适当调整掘进机的工作参数，使掘进机在满足生产需要的基础上，最大限度的降低生产成本，提高经济效益。

2）自动化技术在掘锚系统工作中的应用。地质条件和地质特征的复杂多变常存在于掘进工作中，使掘进工作面存在众多不可预测的安全风险。所以，加强自动化技术的应用能够减少掘进工作面的作业人员，降低安全风险，提高工作效率。与此同时，自动化技术还能够使煤巷养护水平和安全监测能力大幅提高，有利于技术人员对煤巷的承压能力和整体结构的分析，从而确保煤巷坚固稳定。自动化技术在掘锚系统工作中的应用不仅能够提高矿井锚固效果，还能够缩短煤矿井下掘进工作周期，严防外在因素对煤矿井下掘进工作实施效果产生影响。

3）自动化技术在信息传递工作中的应用。地质条件多变、复杂、难以预测的情况经常出现在煤矿掘进工程中，现场管理人员需要实时监控和判断掘进工作的情况，但受距离和空间的影响导致信息传递效率较低，很多信息和参数会出现失真、遗漏等问题，直接影响掘进方向和作业进度。将自动化技术应用到信息传递工作中，能够提高传递效率，强化信息传输技术与掘进机装置之间的契合度，满足掘进工作面自动化作业要求。

4 结束语

综上所述，随着科学技术的不断进步，自动化技术在煤矿企业中的应用越来越广泛。在井下掘进工作中通过自动化技术的应用能夠大幅提高工作效率，保证作业的安全性，提高设备的质量和灵敏性，真正实现减人提效，促进煤矿的安全高效发展。

参考文献

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