基于機電自動化技術(shù)在煤礦掘進工作中的應(yīng)用探究

楊小勇

陜西小保當?shù)V業(yè)有限公司 陜西 榆林 719302

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，環(huán)境污染成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問題，綠色能源的提出積極響應(yīng)了環(huán)保舉措，但是在中國的未來發(fā)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(chǎn)工作的重要性不言而喻。高新技術(shù)的發(fā)展、電子技術(shù)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(chǎn)安全。但就目前煤炭事業(yè)的發(fā)展情況而言，還存在著諸多煤礦掘進技術(shù)方面的問題，如：掘進和防護作業(yè)的協(xié)同問題、材料運輸與煤炭運輸技術(shù)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(fā)展，就需要對煤礦掘進自動化進行發(fā)展。

1 中國煤礦行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

煤礦行業(yè)歷經(jīng)40年的創(chuàng)新發(fā)展，由傳統(tǒng)的簡單化的煤炭生產(chǎn)走向現(xiàn)代化、信息化、智能化發(fā)展，并在行業(yè)中取得了新的進展。煤炭作為我國支柱性能源產(chǎn)業(yè)，我國煤炭的開發(fā)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(chǎn)與消費大國，雖然煤炭事業(yè)蒸蒸日上，但是煤炭事業(yè)在發(fā)展與創(chuàng)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(yè)的發(fā)展造成一定程度的影響，甚至會阻礙其發(fā)展。因此，在煤炭掘進過程中為避免員工的人身財產(chǎn)安全受到侵害，煤礦管理人員應(yīng)妥善解決安全事故頻發(fā)、掘進技術(shù)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(tǒng)

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(shù)高。主要因為我國地質(zhì)環(huán)境十分復(fù)雜而且多樣，煤層厚度不均勻?qū)е碌?。這就需要自動化系統(tǒng)來保證開采工作的順利進行。我國目前使用的是傳統(tǒng)掘進的工作模式，進行煤炭的開采任務(wù)、切割煤的工作和裝載煤的工作。隨著開采工作的穩(wěn)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(shè)備的質(zhì)量和技術(shù)就越來越重視。如果掘進設(shè)備不到位，難以保障工作的順利進行。將自動化技術(shù)應(yīng)用到煤礦的掘進過程中，能有效解決掘進中出現(xiàn)的意外項，節(jié)約人力物力、把握掘進工作的進程，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益，給企業(yè)帶來更穩(wěn)定的發(fā)展。但在掘進自動化技術(shù)應(yīng)用的同時，要注意以下三個問題：①掘進作業(yè)和防護作業(yè)是否實現(xiàn)作業(yè)同步化；②材料與原煤運輸是否實現(xiàn)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(shù)在掘進工作中的應(yīng)用效果

3.1 巖層探識技術(shù)

在煤礦開采期間，最主要的是對巖層的質(zhì)地、厚度等的分析，要保證對開發(fā)概況的了解，以防突發(fā)事件的發(fā)生。巖層的探識質(zhì)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(fā)生變化。通過對同一巷道截割時，巖、煤層的不同參數(shù)，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(diào)節(jié)電磁比例閥繼續(xù)切割；若存在割底現(xiàn)象，可通過抬高截割頭，直到發(fā)現(xiàn)煤層為止。

3.2 自動截割技術(shù)

截割技術(shù)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(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)與截割技術(shù)相結(jié)合，工作人員通過對數(shù)據(jù)的把控能了解到截割頭的動態(tài)位置坐標與其切割的方向，通過對截割技術(shù)的把控可調(diào)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(tài)，一種是對心作業(yè)狀態(tài)，一種是偏心的作業(yè)狀態(tài)。如果掘進機是對心狀態(tài)，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(fù)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(chǎn)生噪音或者震動情況，這時，工作人員需要發(fā)揮其專業(yè)性，根據(jù)切割面的運動軌跡與作業(yè)數(shù)據(jù)對截割頭運行進行不斷地調(diào)整，確保任務(wù)保質(zhì)保量完成。其次，數(shù)字信號處理器技術(shù)可以將截割作業(yè)的數(shù)據(jù)進行糾偏，保障把控技術(shù)實現(xiàn)閉環(huán)。例如，根據(jù)截割的作業(yè)范圍來確定截割面的具體尺寸和規(guī)格。具體來說就是以回轉(zhuǎn)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(yè)范圍在投影區(qū)域之內(nèi)，掘進機就可順利進行截割作業(yè)，保證工作進程。之后為了確定掘進機具體的循環(huán)次數(shù)和運動軌跡可以將作業(yè)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)字信號處理的設(shè)備中。

3.3 掘進工作面的運輸自動化技術(shù)

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(shè)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(tài)，當輸送機出現(xiàn)故障時，控制器自動發(fā)出急停閉鎖信號，從而實現(xiàn)運輸?shù)淖詣踊?/p>

3.4 自動探水技術(shù)

透水事故作為掘進作業(yè)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(nèi)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(fā)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(nèi)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(jù)探測的數(shù)據(jù)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(tǒng)，當掘進機進行工作時，可以有效了解煤壁內(nèi)的情況，保障安全距離，穩(wěn)定的進行掘進工作。

3.5 通風檢查技術(shù)

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(shù)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(shè)備是監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)測數(shù)據(jù)的地面控制中心，其上體現(xiàn)了工作面的風速與風量等具體的數(shù)據(jù)。而通風控制子站是負責數(shù)據(jù)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(fā)生，終端設(shè)備收集風的流動量、流動速度等。工作人員可以根據(jù)相關(guān)反饋的信息對通風設(shè)備有具體的了解與管理。

3.6 掘進機自動糾偏技術(shù)

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(shù)進行糾偏操作，保證掘進機沿預(yù)設(shè)的軌道進行作業(yè)，即巷道的中心線。掘進機能否沿預(yù)設(shè)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(jù)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(shù)確定掘進機的行駛方向[3]。

4 結(jié)束語

雖然目前煤炭工業(yè)的生產(chǎn)有了跳躍式的提高，掘進技術(shù)與裝備水平有了質(zhì)的飛躍，但掘進技術(shù)與其他國家相比仍有一定的差距，由于掘進技術(shù)的落后，造成采掘的不平衡，限制或阻礙了煤炭事業(yè)的發(fā)展。因此，各個企業(yè)不斷進行自動化技術(shù)方面的創(chuàng)新，完善采掘技術(shù)應(yīng)是目前煤炭企業(yè)應(yīng)關(guān)注的重點，如，完善巖層探識技術(shù)、自動截割技術(shù)、掘進工作面的運輸自動化技術(shù)、自動探水技術(shù)、通風檢查技術(shù)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(chǎn)安全的損失，給企業(yè)帶來更加長遠的利益，保障中國煤炭大國的地位。