煤礦掘進機電設備自動化集中控制技術

羅永吉

[摘? ? 要]如今，隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，煤礦掘進技術也取得了一定的成就。其中最具有代表性的技術應用就是煤礦掘進機電自動化及集中控制技術，該技術在煤礦掘進工作中發(fā)揮了重要的作用。要想在復雜多變的環(huán)境下有效提高煤礦掘進設備自動化集中控制技術不是一件容易的事。煤礦企業(yè)需要結合實際情況展開優(yōu)化設計和管理，以便不斷推廣和應用好自動化集中控制技術。文章對當前我國煤礦掘進設備自動化和集中控制技術發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析，并提出機電設備自動化集中控制技術的具體應用和優(yōu)化管理。

[關鍵詞]煤礦掘進機電設備;自動化集中控制技術;具體應用;優(yōu)化管理

[中圖分類號]TD67 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）04–000–03

Exploring and Analyzing the Automatic Centralized Control Technology of Electromechanical Equipment in Coal Mine Tunneling

Luo Yong-ji

[Abstract]Owadays， with the continuous progress of science and technology in my country， coal mine excavation technology has also achieved certain achievements， and has been effectively guaranteed in terms of production efficiency and production safety. One of the most representative technical applications is the electromechanical automation and centralized control technology of coal mine excavation， which has played an important role in coal mine excavation work. It is not an easy task to effectively improve the automation and centralized control of coal mine excavation equipment under complex and changeable environmental conditions. Therefore， coal mining enterprises need to carry out optimal design and management according to the actual situation， so as to continuously promote and apply automation and centralized control technology. This paper analyzes the current development status of my country's coal mine excavation equipment automation and centralized control， and puts forward the specific application and optimal management of electromechanical automation and centralized control technology.

[Keywords]electromechanical equipment for coal mine tunneling; automation and centralized control technology; specific application; optimized management

在我國社會經(jīng)濟建設發(fā)展過程中，煤礦行業(yè)也得到了一定的發(fā)展。它不僅體現(xiàn)著我國國民經(jīng)濟基礎建設的效率和進程，也體現(xiàn)了國民生產(chǎn)總值的提升。所以，為了能夠全面提高煤礦行業(yè)在掘進工作面的生產(chǎn)效率與安全性，必須充分利用現(xiàn)代化技術手段。以此提高機電自動化和集中控制技術的應用水平，優(yōu)化煤礦行業(yè)的掘進體系，確保我國煤礦行業(yè)能夠實現(xiàn)健康穩(wěn)定的發(fā)展，并從中獲取良好的經(jīng)濟效益，為我國現(xiàn)代化社會基礎建設提供有力支持。

1 我國煤礦業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與掘進機電設備自動化集中控制的重要性

目前我國煤礦行業(yè)在國際范圍內(nèi)已處于領先地位，不僅煤礦日產(chǎn)量遠超于其他各國，也擁有千萬噸級的煤礦裝備量。隨著我國社會經(jīng)濟和科學技術的不斷發(fā)展，雖然信息、通信以及微電子都處于遙遙領先的發(fā)展地位，但是在日常煤礦開采過程中依然存在一定的問題。比如，生產(chǎn)安全性較低、煤礦開采技術落后等。如果這些問題得不到及時解決，就會對我國煤礦行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展造成影響。對此，在今后發(fā)展過程中，煤礦行業(yè)需要對以上問題加強重視，并采取科學的方法進行處理，以此提高煤礦產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益。

面對煤礦行業(yè)的眾多問題，機電設備自動化集中控制技術的出現(xiàn)，不僅提高了煤礦開采效率，也提高了煤礦掘進的安全性和可靠性，保證了施工人員的人身安全，促進了煤礦掘進工作的快速發(fā)展。

煤礦開采工作能否正常施工離不開穩(wěn)定的煤礦掘進技術與機械設備。煤礦掘進技術的成熟性直接由煤礦生產(chǎn)作業(yè)效率和經(jīng)濟效益的多少來決定。同時，它也直接關系到現(xiàn)場施工人員的生命安全。所以，提高煤礦掘進技術，加強其安全性和有效性，不僅可以為煤礦企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟收益，還可以帶領企業(yè)走向更廣闊的發(fā)展空間，全面維護施工人員的人身安全，使井下巷道施工安全問題能夠得到妥善處理。因為人是煤礦生產(chǎn)中至關重要的存在，不管是全自動機械化程度是高是低，基本上都是由人為操作來決定的。如果施工人員沒有按照規(guī)范要求開采作業(yè)，會對開采施工進度造成嚴重影響。尤其是管理人員的組織協(xié)調(diào)能力和技術水平直接影響著煤礦開采掘進工作的質(zhì)量。而采用高效掘進技術能夠有效解決生產(chǎn)技術問題，提高施工人員的技術應用水平，從而在現(xiàn)場掘進施工中，配合相關的管理規(guī)章制度，有效避免煤礦巖巷掘進設計不合理的問題。

從傳統(tǒng)意義分析來看，結合煤礦井掘進的方式，能夠分成3種類型：煤巷掘進技術、巖巷掘進以及混合式掘進技術。這些技術分別適用于不同的施工條件。但在這些掘進技術應用期間，不能像以往巖巷掘進技術施工中那樣，過于看重結構的穩(wěn)定性，為了獲取較高的煤礦開采效率而進行大量的煤礦回采。在現(xiàn)代化機械掘進技術應用下，保證煤礦開采的質(zhì)量。

2 機電自動化技術在煤礦掘進方面的具體應用

在當前社會經(jīng)濟不斷增長的背景下，煤礦企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模也在不斷擴大，生產(chǎn)量也呈現(xiàn)明顯的上升趨勢。為了能夠進行高效地開采煤礦，要挖很多煤巖巷道。因為采煤工作也逐漸朝機械化方向發(fā)展，所以回采工作的推進速度也有了明顯提升。為了能夠保證采掘比例的合理性，實現(xiàn)煤礦開采的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，必須要提高煤礦巷道掘進工作的速度，提高各項先進技術的應用水平，從而提高煤礦開采工作的整體效率和質(zhì)量，為社會生產(chǎn)運轉提供充分保障。

2.1 掘進機自動截割技術

掘進機自動截割技術主要是利用掘進工作期間的兩種不同狀態(tài)所研發(fā)出來的。在煤礦掘進施工中，一種是對心掘進，另一種是偏心掘進。其中，偏心掘進是在掘進機在施工面掘進過程中，受煤層結構和設備強度等各方面因素的影響而出現(xiàn)噪聲過度干擾和振動的狀態(tài)，從而對正常掘進方向造成了影響。為了有效解決這一問題，需要相關技術人員結合煤礦開采施工的實際需求，合理設置掘進機的切割方向與截割斷面，利用數(shù)控技術、傳感器以及機械控制系統(tǒng)決定截割頭的位置坐標，以此使掘進機能夠按照相應的系統(tǒng)需求完成工作，控制掘進施工的精度和方向。在此技術應用期間，需要相關技術人員對想到尺寸、方向以及煤層結構進行充分了解，在此基礎上進行合理規(guī)劃，利用這些信息制定掘進機的截割范圍與方向。

2.2 掘進機自動糾偏技術

通常掘進機中每個施工內(nèi)容都包括了截割、裝運煤等環(huán)節(jié)，而結合機電自動化系統(tǒng)的相關設置，掘進機在每次循環(huán)工作完成之后，都需要按照下一步計劃調(diào)整方向與操作。為了能夠使每個工作循環(huán)步驟連接在一起，工作人員可以利用掘進機自動糾偏技術，在前期錄入巷道結構的基礎上，使掘進機能夠按照工程需求來完成自動糾偏，以此順利完成循環(huán)施工。該技術在應用期間，主要涉及以下幾點問題。首先，掘進機需要自行判斷巷道中心線具體位置，并始終確保行進方向與中心線相一致。對此，不僅需要安裝三維電子羅盤來幫助掘進機根據(jù)地磁方向計算行進偏差，同時還要利用超聲波檢測技術計算巷道中心線和掘進機中心線之間的偏差，以此達到自動糾偏的目的。

2.3 掘進機煤巖識別技術

因為煤礦巷道的地質(zhì)結構環(huán)境十分復雜，所以煤層和巖石層經(jīng)常會出現(xiàn)相互交替的問題。這種問題不僅對掘進機掘進工作十分不利，甚至還會對其設備造成一定的損傷。當掘進機截割遇到巖石層時，設備電流、壓力以及電機等屬性都會發(fā)生十分明顯的變化。而正是這種差異化，就會導致掘進機負荷程度受到影響，甚至還會影響到設備的使用壽命。所以，為了避免巖石層對掘進機頭造成損壞，需要利用自動識別煤層技術，在針對底板進行截割時，如果掘進機遇到巖石層，那么就可以通過傳感器的自動反饋降低工作速度，以此減少掘進機的負荷程度，有效確保其使用壽命。此外，當掘進機通過巖石層到達煤層之后，工作速度就會恢復到正常屬性值，以此最大化地提高掘進機工作效率。

2.4 自動監(jiān)控技術

雖然目前煤礦行業(yè)在掘進過程中都會利用大型工業(yè)設備來完成掘進工作，但是為了能夠對施工現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，必須要有相關施工人員利用掘進監(jiān)控技術，精準了解作業(yè)面的綜合信息。在此期間，利用計算機模擬技術，對施工現(xiàn)場情況進行判斷，以此保證煤礦巷道結構的穩(wěn)定性，使其能夠正常運行。對此，必須要將數(shù)據(jù)采集裝置、存儲裝置及反饋裝置，利用自動化系統(tǒng)進行合成，通過PC機控制系統(tǒng)，完成掘進內(nèi)容檢測。如果發(fā)現(xiàn)作業(yè)面出現(xiàn)任何問題，就要立刻停止開采作業(yè)，避免出現(xiàn)重大危險事故。

3 煤礦掘進機電設備自動化集中控制技術的具體應用

3.1 在掘進工作面配電點中的應用

在掘進工作面供電系統(tǒng)中，包括采區(qū)配電點和工作面移動配電點，在采用自動集中式自動控制技術時，必須與電力監(jiān)測站相結合，其主要目標是對中央變電所內(nèi)的一切行為進行綜合監(jiān)視和管理。在實際使用時，先開啟中心變電站的保護切換，并利用網(wǎng)路信道與交換器進行連接，以保證整個數(shù)據(jù)的采集與傳送。

選用高清晰度攝像機，重點是在配電點的關鍵部位，對設備的工作狀況進行全面、實時的監(jiān)測，并能及時地找到問題，并進行相應的解決。監(jiān)控錄像必須經(jīng)過技術轉換，才能傳輸?shù)降叵碌膬Υ嫦到y(tǒng)中，由技術人員進行分析，從而達到一個高效的共享。另外，在實際操作上，要注意選用適用范圍比較大的控制系統(tǒng)，以避免系統(tǒng)集成控制、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)交換等環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，確保采用的自動控制技術的有效性。

3.2 在煤礦掘進排水泵中的應用

排水泵是礦井中的一種重要的機械裝置，因此，采用中央自動控制技術對礦井掘進排水系統(tǒng)進行控制具有重大的現(xiàn)實意義。在實際應用過程中，必須建立一個完善的監(jiān)測網(wǎng)絡，在各排水口的各個部位都設有監(jiān)測站，并通過電腦技術和設備進行智能化管理。

綜合考量礦井用電狀況，對礦井的水位動態(tài)進行監(jiān)測，智能地選取最佳的工作方式，以保證抽油機在生產(chǎn)中的高質(zhì)量、高效率，使抽油機的耗電量最大化，促進煤炭企業(yè)的發(fā)展。在礦井排水系統(tǒng)的運行中，必須結合礦井的內(nèi)部管理模式和管理內(nèi)容，采取聯(lián)合管理的方法實現(xiàn)對礦井的整體控制。將自動化的中央控制技術引入排水系統(tǒng)中，既可以提高排水系統(tǒng)的工作效率，又可以進行自動維修，對系統(tǒng)進行綜合分析，從而正確地判斷系統(tǒng)的故障原因。

在此基礎上，運用大數(shù)據(jù)技術對設備的故障種類和維護措施進行全面地分析和判斷，盡量減少因設備的失效而造成的經(jīng)濟損失。

3.3 在煤礦掘進架空乘人運輸中的應用

在礦井開發(fā)程度日益提高的今天，在遠距離掘進工作面，架空乘人運輸裝置是一種非常重要的人力交通工具，采用中央自動駕駛技術，提高裝置的運行質(zhì)量和運行的效益尤為重要。在實施過程中，煤炭企業(yè)要在各架空乘員設備上加裝自動監(jiān)控設備和控制器，使其與現(xiàn)有的設備保持良好的聯(lián)系，將現(xiàn)有的系統(tǒng)資料收集起來，再將其錄入電腦，利用信息綜合的方法，對其進行綜合監(jiān)控。這里要注意的是，巷道掘進時，會有粉塵、瓦斯等物質(zhì)，所以采用中央自動監(jiān)控系統(tǒng)時，必須要考慮防爆的作用，避免出現(xiàn)任何危險。在采用自動集中式自動駕駛技術的情況下，必須具有遙控停站的能力，當發(fā)生故障時，可以根據(jù)實際情況做出相應的決策，保證行車的安全。另外，煤礦企業(yè)要建立一個網(wǎng)絡集控系統(tǒng)，利用各種不同的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)收集，以確保所有的電梯設備都處于自動集中的運行模式。

3.4 在煤礦掘進運輸機中的應用

整個輸送系統(tǒng)具有很大的載重能力，其運行過程相對比較簡便，在煤礦生產(chǎn)中得到了良好的使用。在煤炭輸送過程中，采用集中式自動技術是提高煤炭輸送質(zhì)量的重要保證。在具體實施過程中，將檢測設備、控制設備等設置在設備內(nèi)，改變起動機模式，以達到最好的輸送效率。該測試裝置的主要作用是對輸送帶電動機的工作狀況進行綜合監(jiān)測，并能夠及時了解輸送帶的工作參數(shù)，達到應急停止的目的。技術部門要在地上預留網(wǎng)絡集中監(jiān)控接口，以提高監(jiān)控的效率。網(wǎng)絡集中監(jiān)控系統(tǒng)可以利用海量信息，實時了解整個煤炭的運輸狀況，并對其進行智能控制。

4 提高掘進機械自動化中心控制人才的能力

隨著礦井機械設備的智能化發(fā)展，煤炭企業(yè)的機械設備作業(yè)已發(fā)生了翻天覆地的改變，如何提高掘進機械設備操作工人的素質(zhì)和水平，促進二者的協(xié)調(diào)和協(xié)調(diào)是至關重要的。在具體的工作中，要從人員構成上進行調(diào)整，重視更新，把高素質(zhì)、高學歷，尤其是擁有機械設備工作經(jīng)歷的人才，編成機械設備的管理隊伍。在提高培訓質(zhì)量的過程中，既要提高理論知識的比例，又要重視實習的比例。高素質(zhì)的訓練，為提高機械設備運行的品質(zhì)奠定了良好的基礎。在訓練中，著重于促進機械作業(yè)員工在技術迅速變革的大背景下，提高機械操作者的綜合素質(zhì)。另外，員工的經(jīng)常性評估也很重要?？荚嚥荒苤豢勘砻妫钊氲匮芯亢桶盐沼嘘P材料，以促進機械設備操作工人的能力和素質(zhì)，以滿足新技術條件下員工的綜合素質(zhì)。

5 結束語

從現(xiàn)有煤礦掘進機電設備的自動化和集中控制技術分析來看，要想促使煤礦掘進安全穩(wěn)定發(fā)展，就必須要在加強安全防護的同時，保證掘進、原煤運輸、人員和材料運輸自動化同步進行并不斷實現(xiàn)集中控制，只有從此類問題角度出發(fā)，優(yōu)化設計和管理，才能夠真正解決煤礦掘進工作面機電設備自動化和集中控制的各種問題，確保自動化技術和集中控制技術能夠更好地為煤礦掘進作業(yè)提供幫助，推動煤礦行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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