淺談煤礦綜采工作面自動化技術

摘 要：煤礦的開采工作環(huán)境非常惡劣，運用自動化采煤技術可以降低采煤工作風險，提高工作效率，降低勞動強度。因此，探討研究自動化采煤技術有利于促進煤礦企業(yè)安全高效生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。本文對煤礦綜采工作面自動化技術進行探討。

關鍵詞：煤礦;綜采工作面;自動化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.052

0 引言

我國的煤炭開采雖然經(jīng)過多年的發(fā)展，依然存在很多問題，作為煤炭工作的第一線，綜采工作面的技術水平?jīng)Q定著采煤的工作效率。只有保證綜采工作面的安全，才能確保煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)。目前，個別礦井已經(jīng)將自動化技術應用到綜采生產(chǎn)上，自動化技術與相關設備得到了傳播應用。

1 自動化綜采工作面的現(xiàn)狀

綜采工作面是煤礦生產(chǎn)的第一線，也是整個采煤系統(tǒng)中最復雜的部分，大部分的采煤設備都集中在這里，并且設備之間相互協(xié)作，共同完成采煤工作，任何設備都不能脫離其他設備單獨工作，設備與設備之間的聯(lián)系非常密切，同時這些設備的運行還要考慮其所在環(huán)境的影響，設備所處地方的地質條件也是制約采煤設備運行的一大重要因素。一個標準的綜采面需要多達200臺甚至300多臺設備共同工作，這些設備中有采煤機、刮板輸送機、液壓支架、轉載機、破碎機等等，其中的支架數(shù)量就有100多至200多架，這么多設備共同工作，要做到完美配合，實現(xiàn)自動化難度很大。隨著自動化技術的研究日漸成熟與采煤工藝的日趨完善，在某些地質條件允許的情況下，可以做到采煤工作的自動化。綜合目前部分自動化礦井的實驗研究以及在實現(xiàn)項目上技術的突破，綜采工作面的自動化技術已經(jīng)日漸成熟，并且進入實用階段，隨著實驗項目的不斷運行，不斷地發(fā)現(xiàn)問題并且改進設備性能，產(chǎn)品的性能會不斷提高，標準化的設備也將會在不遠的將來出現(xiàn)，目前少人或無人的自動化綜采工作面已經(jīng)安全穩(wěn)定的運行了。

2 綜采工作面設備及自動化系統(tǒng)構成

（1）綜采工作面主要設備構成。1）主采機組：液壓支架設備、乳化液泵站設備、采煤設備、刮板設備;2）轉載運輸：破碎設備、皮帶輸送設備、轉載設備等。其中在工作系統(tǒng)中，液壓支架設備屬于工作面支護設備，支架的種類很多，各自所起的作用也各不相同，其中端頭支架主要支護端頭空間巷道圍巖，超前支架主要是對兩側巷道圍巖進行超前支護。乳化液泵站設備則是液壓支架設備的動力源，其中噴霧泵站主要是給采煤機等設備供應冷卻水和噴霧壓力水。輸送機屬于移動式設備，能夠隨著工作面自行移動，破碎機則是位于轉載機上部，把工作面運來的煤破碎到一定粒度后轉載到皮帶機上運走。

（2）綜采工作面自動化系統(tǒng)構成。綜采工作面的自動化系統(tǒng)主要包括計算機、傳感器、工況檢查、故障診斷等系統(tǒng)，各個設備的自動化技術有機結合，協(xié)同工作才是采煤自動化的核心。其中的重點技術有煤層與巖石分界技術、刮板推進技術、故障診斷技術等。

3 煤礦綜采工作面生產(chǎn)作業(yè)自動化

（1）采煤機控制。在實際生產(chǎn)作業(yè)中，采煤機的工作依靠儲存參數(shù)的設定進行自動運行，采煤機的自動控制主要分為牽引控制、滾筒控制。我們根據(jù)采煤機所處的實際地質狀況確定采煤機的控制方式。采煤機在第一刀割煤后，及時儲存所取得的技術參數(shù)，并于后續(xù)技術參數(shù)做對比，加以限制，禁止割煤超出儲存尺寸。

（2）綜采工作面輸送機負載控制。根據(jù)輸送機的電機工作電流的變化我們可以知道輸送機的負載變化，同樣，根據(jù)刮板鏈條的的受力大小變化我們也可以監(jiān)控到這一現(xiàn)象，根據(jù)電機電流變化及刮板鏈條受力變化我們可以利用自動控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)采煤機的速度實現(xiàn)落煤量的調(diào)整，同時，如果電流過大或刮板鏈條受力太大，輸送機控制系統(tǒng)會向采煤機發(fā)出信號，使采煤機降低速度或者停止工作。

（3）液壓支架的控制。液壓支架的自動控制原理是液壓支架通過接收采煤機的信號，確定采煤機所處位置進行推溜或移架，從而實現(xiàn)支架的運動功能。采煤機需要通過自身所帶的紅外線發(fā)射裝置發(fā)射紅外線信號，由液壓機上的控制裝置接收信號并且確定其位置，然后由液壓支架上的電液控制系統(tǒng)要求支架完成一系列動作，電液控制系統(tǒng)采用PM4控制器。

4 煤礦自動化綜采工作面的發(fā)展途徑

要想實現(xiàn)綜采工作面的自動化，我們需要著重從下面三個方面改變我們的認識：（1）建立系統(tǒng)概念，綜采工作面上的所有設備需要共同協(xié)作，一起完成采煤工作，所以我們要把所有設備當作一個系統(tǒng)機組，整個綜采工作面上的所有設備整體協(xié)同工作，其中的采煤機，輸送機等等設備只是其中的一個設備所有設備在整體測控系統(tǒng)的聯(lián)絡控制下形成一個有機整體，共同完成回采工作;（2）建立系統(tǒng)概念后，要有意識弱化局部設備的控制功能，把重心放在局部設備的執(zhí)行、通信、保護功能上，局部設備不停收集大量信息：設備狀態(tài)、位置、速度、所處地質數(shù)據(jù)等，在信息回傳后控制系統(tǒng)進行大量運算，然后根據(jù)所處地質條件和各部分關系確定所應該進行的動作，只有這樣才能保證各個設備獨立運行、相互配合、各不干涉;（3）自動化技術運行與人工操作截然不同，在設計控制軟件時應該盡量優(yōu)化程序，使各個設備能更好運行，真正的自動化運行不是以設備為主，而是以自動化控制系統(tǒng)為主導，這就需要我們真正的深入生產(chǎn)現(xiàn)場，了解設備的工作情況，各設備之間的配合狀況。在實際工作時由采煤工藝工程師操作采煤系統(tǒng)。從這個角度理解自動化綜采面應該被認為是一個具備割煤、支護、裝煤、運煤等一系列動作的大型機器，操作人員操作的不是每一臺具體的設備，而是整體的控制系統(tǒng)。

5 結語

總之，由于煤礦工作環(huán)境惡劣，地質條件復雜等原因，要想提高采煤技術，只有實現(xiàn)綜采工作面的全面自動化，而這樣才能提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，減少安全隱患，加快煤炭企業(yè)的發(fā)展。

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作者簡介：王飛（1987-），安徽淮北人，研究方向：綜采及綜采機電。endprint