煤礦無人工作面開采技術(shù)分析

時(shí)坦+孫成岱+李鵬

摘 要：在煤礦開采中，有很多區(qū)域?qū)儆跓o人工作面，操作人員通過操控?zé)o人采煤工作面系統(tǒng)，來使各種設(shè)備采煤掘進(jìn)一系列流程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。無人工作面開采技術(shù)的存在對于這些惡劣的開采環(huán)境和復(fù)雜的開采工序以及寬闊的開采面來說無疑是最合適的，這是煤礦開采效率、開采安全系數(shù)的保障。相關(guān)人員在對煤礦無人工作面開采技術(shù)進(jìn)行利用之前，首先要對無人工作面開采系統(tǒng)框架進(jìn)行詳細(xì)了解，對其內(nèi)涵和特點(diǎn)進(jìn)行掌握，然后才能使具體的關(guān)鍵技術(shù)在煤礦開采中得以有效落實(shí)。

關(guān)鍵詞：煤礦；無人工作面；開采技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.066

煤礦無人工作面開采系統(tǒng)框架包括了相關(guān)的設(shè)備和各種子系統(tǒng)，比如工作面集中控制系統(tǒng)、設(shè)備姿態(tài)檢測系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)和設(shè)備的存在使無人工作面工作流程受到有效監(jiān)控。本文主要針對煤礦無人工作面開采技術(shù)進(jìn)行分析。

1 煤礦無人工作面開采技術(shù)內(nèi)涵和特點(diǎn)

1.1 內(nèi)涵

煤礦無人工作面開采技術(shù)落實(shí)過程就是生產(chǎn)設(shè)備工作運(yùn)行的控制過程，在該過程中，相關(guān)系統(tǒng)會(huì)對生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，將其轉(zhuǎn)化為信號后，通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)傳遞給操作人員，進(jìn)而做出相關(guān)控制措施[1]。在此過程中，煤礦開采每一個(gè)流程中都有相關(guān)的開采技術(shù)存在，比如在對煤巖區(qū)域進(jìn)行勘測識別中，要借助相關(guān)的識別技術(shù)，在將煤礦開采出來后，還要借助相關(guān)設(shè)備的推移技術(shù)，使煤礦都被傳輸?shù)街付ㄎ恢?，此外還有工作面自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)，使工作面的所有活動(dòng)都處于控制狀態(tài)。此外還有其他的技術(shù)，這些技術(shù)的存在使得煤礦開采的每一環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化特點(diǎn)，管理也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

1.2 特點(diǎn)

主要有以下幾方面，其一開采范圍廣，煤層的厚度無論有多大，相關(guān)的系統(tǒng)都會(huì)操控相關(guān)設(shè)備自動(dòng)完成掘進(jìn)采煤工作，所以無人工作面開采技術(shù)的工作面很廣，幾乎沒有限制。其二安全指數(shù)高，這里主要指能對瓦斯含量進(jìn)行控制，這樣就避免了瓦斯爆炸事故的出現(xiàn)。其三生產(chǎn)效率高，這種自動(dòng)化系統(tǒng)代替了人力，也就減少了人力采礦中出現(xiàn)的各種問題，掘進(jìn)過程也會(huì)順利許多，所以最終提高的是采煤質(zhì)量和產(chǎn)量。

2 煤礦無人工作面開采技術(shù)

2.1 煤巖自動(dòng)識別技術(shù)

該識別技術(shù)依賴于識別系統(tǒng)，識別系統(tǒng)中有很多子系統(tǒng)，都是和煤巖勘測識別有關(guān)的，比如記憶程序控制系統(tǒng)，振動(dòng)頻譜傳感系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)會(huì)對以往煤巖的特征信息進(jìn)行記錄，在系統(tǒng)識別過程中，一旦出現(xiàn)與此信息符合的，就可以對該處的煤巖進(jìn)行識別斷定[2]。此外，該系統(tǒng)還會(huì)利用聲學(xué)以及光學(xué)或雷達(dá)方面的原理來保證識別效果。在現(xiàn)有技術(shù)限制下，應(yīng)用在煤巖自動(dòng)識別中的系統(tǒng)大多為傳感器系統(tǒng)和記憶程序控制系統(tǒng)，研究方向也是以提高這兩個(gè)系統(tǒng)的功能和精度為主。一旦系統(tǒng)智能化越來越高，后面的雷達(dá)技術(shù)以及紅外線技術(shù)等才會(huì)在煤巖識別中發(fā)揮用武之地。

2.2 采煤機(jī)自主定位技術(shù)

采煤機(jī)自主定位技術(shù)的存在會(huì)使設(shè)備在煤層尋找以及開挖位置定位中起到不可或缺的作用，如果定位的準(zhǔn)確度能得到保證，采煤機(jī)的生產(chǎn)效率也會(huì)體現(xiàn)出來。該技術(shù)也是依賴于相關(guān)的定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)在精心設(shè)計(jì)時(shí)，要著重考慮以下幾方面，其一采煤機(jī)動(dòng)力模型的構(gòu)建，要按照采煤環(huán)境以及采煤機(jī)工作的實(shí)際狀況，對采煤機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)以及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采煤機(jī)動(dòng)力模型中就包含這些信息。其二對設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確計(jì)算，模型構(gòu)建以及模型試驗(yàn)分析都是基于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來自各方面，在計(jì)算的過程中要考慮計(jì)算時(shí)間以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等方面，總之要保證這些設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)能為系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考價(jià)值。其三對航位推算誤差補(bǔ)償模型進(jìn)行構(gòu)建，推算誤差出現(xiàn)在航位推算系統(tǒng)中，會(huì)對采煤機(jī)的定位準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，這種誤差是因?yàn)槎ㄎ幌到y(tǒng)中的傳感器產(chǎn)生的，所以在建模的過程中，還要從傳感器方面入手，對不同工作環(huán)境中的累計(jì)誤差進(jìn)行減少。其四航位推算系統(tǒng)中遇到的灰塵雜質(zhì)、水體滲漏以及瓦斯爆炸問題都要被提前解決。其五對礦井導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行研究。這依賴于定位系統(tǒng)，也需要借助關(guān)于礦井內(nèi)部各種構(gòu)造的電子地圖，只有這兩者齊全，采煤機(jī)在采礦中才會(huì)有方向感，進(jìn)度不會(huì)受到影響。

2.3 礦井上下雙向高速通訊技術(shù)

操作人員在井上進(jìn)行系統(tǒng)操作的過程，就是不斷接收井下開采系統(tǒng)工作信號的過程，以此來完成對井下各種設(shè)備工作狀態(tài)的控制。信號在井上下進(jìn)行傳輸，還要借助雙向高速通訊技術(shù)，這種技術(shù)可使井上操作人員的操作要求及時(shí)傳遞到各種設(shè)備指令接收系統(tǒng)中，井下設(shè)備在執(zhí)行指令時(shí)，也會(huì)將工作狀態(tài)的相關(guān)信號及時(shí)傳遞到操作人員面前[3]。該技術(shù)在信息傳遞速度上的優(yōu)勢，使無人工作面信息反饋在煤礦開采中起到重要作用。

2.4 采礦工藝智能化技術(shù)

這種技術(shù)主要針對整個(gè)開采過程，對作業(yè)工序進(jìn)行監(jiān)控，對設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)管，對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，對工作面的開采狀態(tài)進(jìn)行保持，一旦超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，該技術(shù)還能對超標(biāo)對象進(jìn)行修整。

2.5 工作面組件式軟件與模型技術(shù)

這些軟件和模型技術(shù)的存在，使煤礦環(huán)境的安全系數(shù)升高，畢竟在煤礦環(huán)境安全性監(jiān)測中，會(huì)利用到綜合這些技術(shù)的平臺，使瓦斯爆炸等事故能被及時(shí)預(yù)測出來。當(dāng)然在該平臺中，不同的技術(shù)對應(yīng)著不同功能和不同的系統(tǒng)。

2.6 多傳感器技術(shù)

在無人工作面開采系統(tǒng)操作的過程中，需要大量數(shù)據(jù)信息，不僅包括設(shè)備運(yùn)行方面的、煤礦定位開采方面的，還有關(guān)于工作面處安全隱患方面的，這些信息要保證齊全完整、準(zhǔn)確及時(shí)，才能為相關(guān)系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)指令提供參考價(jià)值，如此煤礦的開采安全系數(shù)和開采效率才會(huì)得到保證。在這其中，多傳感器以及相關(guān)技術(shù)的存在功不可沒，其對各種信息進(jìn)行了感應(yīng)，并將其傳遞給相關(guān)人員。

2.7 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

在多傳感器以及其他系統(tǒng)收集了海量信息后，還要使這些數(shù)據(jù)得到有效保存，以便后期使用。所以還要建立專門的數(shù)據(jù)庫，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對信息進(jìn)行查詢和分析。

3 結(jié)語

煤礦無人工作面開采流程對自動(dòng)化開采系統(tǒng)的依賴性很大，所以一定要保證以上各種技術(shù)得到落實(shí)，保證其落實(shí)效果，否則開采環(huán)境安全性和開采效率都得到不到保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈慶華.試論煤礦無人工作面開采技術(shù)[J].能源技術(shù)與管理，2017

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[3]王宏.煤礦無人工作面的開采技術(shù)[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016

（02）：32-33.