綜采工作面自動(dòng)化采煤系統(tǒng)探析

孟凡月

摘 要：盡管我國(guó)的煤炭行業(yè)發(fā)展較快，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然存在一定的缺陷，本文主要根據(jù)目前我國(guó)煤礦開采過(guò)程中問(wèn)題進(jìn)行分析總結(jié)，探析煤礦綜掘和綜采工作面自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用水平，介紹自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：煤礦綜采；綜掘；自動(dòng)化技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.070

0 引言

我國(guó)的煤炭行業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)市場(chǎng)從20世紀(jì)六七十年代開始，煤礦的生產(chǎn)過(guò)程中多數(shù)環(huán)節(jié)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，可以對(duì)煤礦綜采的各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理和控制，自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和運(yùn)用不僅對(duì)井下作業(yè)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦整體的調(diào)度和運(yùn)轉(zhuǎn)，從而進(jìn)一步推動(dòng)煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 煤礦綜采工作面自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

煤礦綜采工作面是煤礦開采的第一生產(chǎn)線，綜采工作面的自動(dòng)化技術(shù)是整個(gè)采煤系統(tǒng)中最復(fù)雜的部分，需要設(shè)備之間的相互協(xié)作共同完成采煤工作，任何一個(gè)設(shè)備都不能脫離其他設(shè)備獨(dú)立完成作業(yè)，設(shè)備之間聯(lián)系非常密切。目前我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的綜采工作面需要200-300臺(tái)采煤設(shè)備和200左右的支架共同運(yùn)轉(zhuǎn)，數(shù)量龐大的設(shè)備共同作業(yè)，想要完美配合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化難度較大，盡管自動(dòng)化技術(shù)與采煤工藝逐漸成熟，但在復(fù)雜的地質(zhì)條件下做到采煤工作的完全自動(dòng)化仍然存在于一定的難度，目前部分自動(dòng)化礦井的實(shí)驗(yàn)取得了突破性的進(jìn)展，進(jìn)入使用階段。

2 煤礦綜采工作面自動(dòng)化技術(shù)的主要組成部分

煤礦綜采工作面的開采自動(dòng)化主要表現(xiàn)在自動(dòng)化系統(tǒng)中，自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式以主動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和傳感器等綜合技術(shù)的綜合體，目前主要的自動(dòng)化技術(shù)可以分為主采機(jī)控制部分、轉(zhuǎn)載運(yùn)輸控制部分、視頻監(jiān)測(cè)、通訊調(diào)度和綜合控制五個(gè)方面。主采煤機(jī)控制方面由采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)等設(shè)備的應(yīng)用達(dá)到控制采煤設(shè)備的目的，確保采煤設(shè)備在狀態(tài)正常的情況下運(yùn)行；轉(zhuǎn)載運(yùn)輸控制部分主要控制皮帶機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等設(shè)備，控制中心通過(guò)集中控制和引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)與主采機(jī)間的同步推進(jìn)和主移動(dòng)，在運(yùn)行過(guò)程中，及時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行中的實(shí)際參數(shù)和頂板支護(hù)的數(shù)據(jù)等，保障煤礦開采過(guò)程中的穩(wěn)定性和可靠性；通訊方面，在無(wú)線網(wǎng)覆蓋的前提下，可以實(shí)現(xiàn)地面控制中心與井下控制的通訊和交流，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下的作業(yè)情況；視頻監(jiān)測(cè)則實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)管，并將問(wèn)題數(shù)據(jù)及時(shí)記錄上報(bào)，更加提高了井下作業(yè)的安全可靠性；綜合控制部分則是綜采自動(dòng)化工作面的廣泛應(yīng)用，在維護(hù)設(shè)備的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的監(jiān)控和管理，并隨時(shí)保持與地面的聯(lián)系，加強(qiáng)對(duì)井下的調(diào)控。

3 煤礦綜采工作面自動(dòng)化技術(shù)分析

（1）在采煤機(jī)的實(shí)際操作過(guò)程中，采煤機(jī)工作的運(yùn)行依靠?jī)?chǔ)存的數(shù)據(jù)而運(yùn)行，根據(jù)采煤機(jī)的實(shí)際地質(zhì)情況確定采煤機(jī)的控制方式，采煤機(jī)在進(jìn)行割煤后設(shè)備會(huì)及時(shí)存儲(chǔ)取得的參數(shù)，防止割煤超過(guò)限制的尺寸；綜采工作面輸送機(jī)根據(jù)電機(jī)工作電流的變化可以獲取輸送機(jī)的負(fù)載變化，根據(jù)刮板鏈條的受力大小可以自動(dòng)調(diào)節(jié)采煤機(jī)的運(yùn)行速度，當(dāng)刮板鏈條受較強(qiáng)力時(shí)輸送機(jī)可以通過(guò)控制系統(tǒng)向采煤機(jī)發(fā)射信號(hào)，減少采煤機(jī)的運(yùn)行速度，必要時(shí)可以停止運(yùn)行采煤機(jī)

（2）液壓支架的自動(dòng)控制系統(tǒng)是通過(guò)收集采煤機(jī)的信號(hào)，確定采煤機(jī)位置的推移，實(shí)現(xiàn)支架的運(yùn)動(dòng)，采煤機(jī)通過(guò)自身的發(fā)射信號(hào)裝置，由液壓機(jī)上的控制裝置接收信號(hào)確定其位置，最后通過(guò)液壓支架的電液控制系統(tǒng)完成一系列的動(dòng)作。

（3）煤礦綜采工作面的自動(dòng)化技術(shù)是煤礦開采的第一生產(chǎn)線，綜采工作面技術(shù)利用遠(yuǎn)程控制、區(qū)域集中控制等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采工作面的監(jiān)測(cè)管理，綜采自動(dòng)化系統(tǒng)將井下的采煤機(jī)或工作面運(yùn)輸控制系統(tǒng)等系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采機(jī)械化采煤設(shè)備的集中控制，綜采工作面的自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制是保障輸送機(jī)正常運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，在無(wú)煤流出現(xiàn)時(shí)可以停止輸送機(jī)的工作，以保障其短時(shí)間內(nèi)啟停，當(dāng)綜采工作面系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)可以及時(shí)診斷故障并檢驗(yàn)，提出相應(yīng)的處理措施保障設(shè)備的正常運(yùn)行。

4 煤礦綜采工作面自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

隨著科技的進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)逐漸向多功能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，采煤設(shè)備裝備朝著高產(chǎn)高效、安全可靠的趨勢(shì)發(fā)展

（1）高度集成的自動(dòng)化方向。煤礦綜采工作面技術(shù)含量較高，簡(jiǎn)單的自動(dòng)化技術(shù)無(wú)法滿足煤礦開采的日常需求，我國(guó)的綜采自動(dòng)化技術(shù)為實(shí)現(xiàn)作業(yè)的高度集成，通過(guò)傳感器采集工作面作業(yè)信息，利用互聯(lián)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備對(duì)井下的遠(yuǎn)程控制綜采現(xiàn)場(chǎng)，將有效的信息傳輸?shù)娇刂破脚_(tái)中，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化控制。采煤機(jī)的自動(dòng)化控制通過(guò)自主定位和自主導(dǎo)航等作業(yè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制，完成對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)化控制，綜采工作面自動(dòng)化設(shè)備的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了設(shè)備向智能化、大型化的方面發(fā)展。

（2）強(qiáng)化煤礦企業(yè)監(jiān)控技術(shù)發(fā)展。隨著科技的發(fā)展大大提高了計(jì)算機(jī)監(jiān)控模式的安全性和可靠性，傳統(tǒng)的監(jiān)控模式無(wú)法滿足目前的生產(chǎn)需求，煤礦應(yīng)該加強(qiáng)采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控的集中監(jiān)控與分布式監(jiān)控兩種方式，降低某個(gè)設(shè)備故障對(duì)系統(tǒng)的影響。網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)是自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，建立自動(dòng)化現(xiàn)代化的綜采設(shè)備需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，分層分布監(jiān)控結(jié)構(gòu)加快了控制過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，如果某個(gè)部分發(fā)生故障不影響其他部分的政策運(yùn)行，靈活性和可靠性更高。

（3）災(zāi)害預(yù)報(bào)系統(tǒng)。災(zāi)害自動(dòng)預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)通過(guò)傳感器對(duì)井下的煤層厚度及空間分布等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和感應(yīng)，利用預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)及時(shí)將檢測(cè)到的信息傳送到控制中心，避免因地質(zhì)條件復(fù)雜引起的工作面事故，保障井下設(shè)備的安全；采煤環(huán)境系統(tǒng)模式為無(wú)人工作面提供可靠的安全系統(tǒng)，通過(guò)應(yīng)用多種先進(jìn)技術(shù)，提高無(wú)人工作面的安全性和可靠性，系統(tǒng)通過(guò)判斷周圍環(huán)境，收集各類有效信息確保機(jī)電設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

在煤礦綜采工作面的使用中，引入自動(dòng)化技術(shù)，可以有效的提高煤礦開采的效率，保障生產(chǎn)的安全，在未來(lái)的發(fā)展中煤礦綜采工作面會(huì)朝著智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)煤礦事業(yè)的發(fā)展。

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