煤礦掘進(jìn)工作面自動(dòng)化技術(shù)探討

＊崔 晶

（華陽(yáng)二礦 山西 045000）

引言

雖然在時(shí)代的發(fā)展中低碳無(wú)污染形式的新能源終將成為最佳選擇，我國(guó)當(dāng)下也在努力開(kāi)發(fā)和研究，但是，就目前的情況而言，在工業(yè)發(fā)展過(guò)程中煤炭依然是最主要的能源。為了使國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和煤炭實(shí)際開(kāi)采的安全性得到保證，需要在煤礦掘進(jìn)工作面施工過(guò)程中有效應(yīng)用機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)，不僅能夠使煤礦開(kāi)采實(shí)現(xiàn)效率的提高，推動(dòng)煤礦行業(yè)的快速發(fā)展，而且能夠降低煤礦發(fā)生事故的幾率。因此，深入探究煤礦掘進(jìn)工作面自動(dòng)化技術(shù)是一項(xiàng)十分重要的工作。

1.煤礦掘進(jìn)面自動(dòng)化現(xiàn)狀

近幾年，各種各樣的先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)不單單應(yīng)用到了各個(gè)行業(yè)，而且滲透到了人民群眾的生產(chǎn)以及生活中，逐漸成為時(shí)代發(fā)展的領(lǐng)袖技術(shù)。煤礦屬于一種基礎(chǔ)性的能源，在日常生產(chǎn)過(guò)程中其疏忽式的生產(chǎn)方式以及傳統(tǒng)化的管理模式對(duì)煤礦企業(yè)高效率發(fā)展產(chǎn)生了一定阻礙。在煤礦企業(yè)中有效應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠更好的使井下生產(chǎn)以及經(jīng)營(yíng)管理達(dá)到自動(dòng)化水平和信息化水平。煤炭生產(chǎn)模式的不同，也是出現(xiàn)不同的掘進(jìn)作業(yè)內(nèi)容，其是一種系統(tǒng)化、復(fù)雜化以及綜合化的施工工程。掘進(jìn)工作面具有廣泛的涉及面，無(wú)論是材料運(yùn)輸、施工現(xiàn)場(chǎng)管控，還是通風(fēng)排水、人員配備等方面都有所涉及，同時(shí)還涉及到了供電管理以及各種機(jī)械的具體操作，無(wú)論哪個(gè)環(huán)節(jié)均存在不同程度的安全隱患。在煤礦掘進(jìn)工作中有效應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，能夠使工作更具精準(zhǔn)度，減少職工的工作壓力，使掘進(jìn)工作始終保持安全以及穩(wěn)定的狀態(tài)，進(jìn)而不斷增強(qiáng)工作效率，為企業(yè)帶來(lái)最大化經(jīng)濟(jì)效益。但是現(xiàn)階段在多數(shù)老礦井中，因?yàn)殚_(kāi)采較深、水壓高和煤層相對(duì)較薄等特點(diǎn)，在環(huán)境相對(duì)復(fù)雜的情況下，掘進(jìn)工作面無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，工作模式通常以單項(xiàng)掘進(jìn)為主，所使用的設(shè)備也僅僅涉及到了通風(fēng)除塵機(jī)、輸送機(jī)以及懸臂式掘進(jìn)設(shè)備等，利用人工操作完成現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，工作效率相對(duì)較低，導(dǎo)致煤礦企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展難以緊跟時(shí)代發(fā)展腳步，在煤礦企業(yè)朝著高質(zhì)量發(fā)展過(guò)程中自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用已經(jīng)是必然趨勢(shì)。

圖1 通風(fēng)機(jī)

2.阻礙煤礦掘進(jìn)工作面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化開(kāi)采的主要因素

(1)環(huán)境因素

環(huán)境因素是阻礙煤礦掘進(jìn)工作面無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化開(kāi)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(yán)重影響著開(kāi)采作業(yè)。基于現(xiàn)階段的技術(shù)水平，在環(huán)境相對(duì)復(fù)雜的情況下，工作面確實(shí)難于達(dá)到自動(dòng)化掘進(jìn)水平實(shí)施開(kāi)采作業(yè)，可以在具有較好地質(zhì)基礎(chǔ)以及安全基礎(chǔ)的工作面中嘗試性的實(shí)施自動(dòng)化掘進(jìn)作業(yè)。但是，并不說(shuō)明在地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜的環(huán)境下無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而是需要不斷在不同地質(zhì)基礎(chǔ)下深入探索適應(yīng)于各種基礎(chǔ)條件的高水平自動(dòng)化開(kāi)采。

(2)設(shè)備因素

圖2 液壓支架

要想使掘進(jìn)設(shè)備達(dá)到自動(dòng)化水平智能開(kāi)采效果，必須使所有配備的掘進(jìn)設(shè)備的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，例如，掘進(jìn)機(jī)的整個(gè)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(tǒng)等必須達(dá)到自動(dòng)化水平。如此便對(duì)產(chǎn)品自身的質(zhì)量、安全性以及智能化等提出了更高要求。

(3)技術(shù)因素

現(xiàn)階段，我國(guó)煤礦的掘進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)依然停留于自動(dòng)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(duì)于煤巖分界技術(shù)而言，通過(guò)對(duì)煤機(jī)滾筒的實(shí)際割煤或者割巖的情況的有效監(jiān)測(cè)，立足于記憶截煤層面展開(kāi)自我調(diào)整，以此使掘進(jìn)機(jī)達(dá)到自動(dòng)化水平的有效控制。對(duì)于煤巖識(shí)別技術(shù)而言，其能夠在放頂煤工作面對(duì)放煤過(guò)程中摻雜巖石的情況進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，進(jìn)而有效控制實(shí)際的放煤時(shí)間，使放煤過(guò)程達(dá)到自動(dòng)化水平。

3.需要處理的關(guān)鍵技術(shù)

(1)運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù)

在煤礦掘進(jìn)施工過(guò)程中運(yùn)輸所發(fā)揮的重要性眾所周知，隨著各項(xiàng)技術(shù)的快速發(fā)展，運(yùn)輸過(guò)程也逐漸強(qiáng)化了自動(dòng)化水平。運(yùn)輸達(dá)到自動(dòng)化水平，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)采掘效率的大大提高，而且能夠?qū)χёo(hù)作業(yè)的實(shí)施起到協(xié)助作用。通過(guò)深度考慮安全生產(chǎn)的有效維護(hù)，煤炭巷道實(shí)施挖掘作業(yè)時(shí)，需要投入大量的支護(hù)材料。因此，在運(yùn)輸過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以及高效化中必須采取合理的方式進(jìn)行。例如，在運(yùn)輸膠帶的有效使用中，可以選擇底帶運(yùn)輸形式的支護(hù)材料，以此推動(dòng)運(yùn)輸快速實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

(2)掘錨機(jī)組自動(dòng)化技術(shù)

我國(guó)煤礦生產(chǎn)具有十分復(fù)雜化的地質(zhì)環(huán)境，因此，煤礦掘進(jìn)也具有較大的風(fēng)險(xiǎn)。為了在這種惡劣的環(huán)境下使掘進(jìn)工作面達(dá)到自動(dòng)化水平，就必須不斷強(qiáng)化掘進(jìn)以及支護(hù)等作業(yè)的綜合能力。掘錨聯(lián)合機(jī)組自動(dòng)化技術(shù)是不斷優(yōu)化施工工藝的一項(xiàng)重要途徑。掘錨機(jī)組達(dá)到自動(dòng)化水平之后，則會(huì)大大提高掘進(jìn)工作面的適應(yīng)強(qiáng)度，特別是工作面能夠與自動(dòng)化齊頭并進(jìn)。

(3)錨桿支護(hù)自動(dòng)化技術(shù)

大規(guī)模的煤礦企業(yè)在煤炭的實(shí)際采掘過(guò)程中，往往會(huì)采用工作效率相對(duì)較高的重型設(shè)備，立足于某種角度而言，這種操作模式促進(jìn)了煤礦生產(chǎn)行業(yè)朝著機(jī)械化方面發(fā)展，但是，在安全層面而言，這種生產(chǎn)方式有著眾多缺陷。重型設(shè)備雖然在實(shí)際工作中能夠產(chǎn)生大量的煤炭，但是這種相對(duì)粗放的掘進(jìn)作業(yè)行為會(huì)大大增加巷道斷面以及大量瓦斯涌出的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而為安全作業(yè)帶來(lái)較大負(fù)擔(dān)。為了更好的處理這些問(wèn)題，必須對(duì)錨桿支護(hù)自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以及應(yīng)用引起重視，以此使巷道生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)一定的穩(wěn)定性。

4.在煤礦掘進(jìn)作業(yè)過(guò)程中自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用

(1)在錨桿保護(hù)工作過(guò)程中自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用

在煤礦掘進(jìn)施工過(guò)程中瓦斯泄露方面的風(fēng)險(xiǎn)是無(wú)法避免的，瓦斯出現(xiàn)泄露現(xiàn)象之后倘若無(wú)法及時(shí)有效的解決，一旦上升至爆炸條件，則會(huì)導(dǎo)致發(fā)生重大安全生產(chǎn)事故，對(duì)礦工的人身安全造成威脅。因此，在煤礦掘進(jìn)工作中對(duì)煤礦巷道強(qiáng)化穩(wěn)固性具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在煤礦的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，錨桿支護(hù)所具備的自動(dòng)化技術(shù)，不僅僅可以大大提升工作效率，而且可以為安全生產(chǎn)提供保障。自動(dòng)化技術(shù)的關(guān)鍵在于利用錨桿來(lái)有效采集信息，將收集到的數(shù)據(jù)展開(kāi)有效反饋，根據(jù)合理數(shù)據(jù)，對(duì)掘進(jìn)機(jī)展開(kāi)工作參數(shù)的適當(dāng)調(diào)整，進(jìn)而使掘進(jìn)機(jī)在達(dá)到生產(chǎn)條件的同時(shí)，最大化的減少生產(chǎn)成本，獲取更大經(jīng)濟(jì)效益。

圖3 錨桿支護(hù)前后對(duì)比

(2)在掘錨系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用

在掘進(jìn)工作中具有十分復(fù)雜且多變的地質(zhì)條件以及特征，導(dǎo)致掘進(jìn)工作面有著各種無(wú)法預(yù)測(cè)的重大安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)加大應(yīng)用力度，能夠使掘進(jìn)工作面減少工作人員的配備，減少安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率，提高實(shí)際工作效率。同時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)還可以大幅度提高煤礦巷道的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量以及安全監(jiān)測(cè)水平，幫助技術(shù)人員深入分析煤巷所承受壓力的能力以及整個(gè)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而保障煤巷具備穩(wěn)定性。

(3)在信息傳遞過(guò)程中自動(dòng)化技術(shù)的有效應(yīng)用

在煤礦掘進(jìn)作業(yè)中往往會(huì)出現(xiàn)地質(zhì)條件十分復(fù)雜、多變、且無(wú)法預(yù)測(cè)等現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中的管理人員必須對(duì)掘進(jìn)工作的具體情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和準(zhǔn)確判斷，但是由于距離以及空間等因素帶來(lái)的影響，使信息傳遞具有較低的效率，部分信息以及參數(shù)會(huì)發(fā)生失真和遺漏等多種問(wèn)題，對(duì)掘進(jìn)的具體方向以及作業(yè)進(jìn)程產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在信息傳遞過(guò)程中有效應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，能夠大大提高以往的傳遞效率，使信息傳遞技術(shù)能夠更加符合掘進(jìn)機(jī)裝置，達(dá)到掘進(jìn)工作面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化水平的標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展中煤炭堪稱是一種支柱性能源，是促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和社會(huì)不斷進(jìn)步的基礎(chǔ)，因此，需要對(duì)煤礦的開(kāi)采作業(yè)引起高度重視。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)煤礦行業(yè)已經(jīng)普遍使用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，煤礦行業(yè)雖然在眾多方面對(duì)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行了有效應(yīng)用，但是并未實(shí)現(xiàn)大范圍的覆蓋，因此，需要對(duì)煤礦掘進(jìn)工作面加大自動(dòng)化方面的研究力度，進(jìn)而使煤礦開(kāi)采可以更好的應(yīng)用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，為煤礦開(kāi)采帶來(lái)一定的安全性以及高效性，推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為社會(huì)主義實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化奠定基礎(chǔ)。