煤礦掘進(jìn)工作面自動化技術(shù)探討

鐘輝 李同訓(xùn) 李虎

摘要：能源生產(chǎn)事關(guān)國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高，社會生產(chǎn)、生活需要的能源總量也在逐年增加。為了獲得充足的煤炭資源作為能源開發(fā)原料，應(yīng)在煤礦開采方面有所改善?；谔岣呙禾客诰蛏a(chǎn)效率的現(xiàn)實需要，本文將對當(dāng)前煤炭生產(chǎn)實際狀況展開具體分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行煤炭掘進(jìn)工作面自動化技術(shù)應(yīng)用上的探討，從而實現(xiàn)掘進(jìn)工作面自動化范圍的劃定，以及掘進(jìn)工作面系統(tǒng)的創(chuàng)建。

關(guān)鍵詞：煤礦;掘進(jìn);工作面;自動化

引言

計算機(jī)和自動化技術(shù)的提升為煤炭采集高效化提供了合理途徑。根據(jù)我國當(dāng)前煤炭生產(chǎn)狀況可以了解到，先進(jìn)技術(shù)和自動化設(shè)備的廣泛應(yīng)用很大程度的影響了傳統(tǒng)煤炭生產(chǎn)模式，當(dāng)前煤炭生產(chǎn)行業(yè)整體呈現(xiàn)出高效化發(fā)展趨勢。事實上，在長期煤炭開采活動中，我國已經(jīng)發(fā)展起了一大批擁有世界級生產(chǎn)能力的大型煤礦企業(yè)，這些企業(yè)在生產(chǎn)總量上都保持著可觀的成績，部分企業(yè)甚至已經(jīng)具備加裝千萬噸露天煤礦能力。然而在實際生產(chǎn)過程中，這些企業(yè)都存在或多或少的問題，如果不能有效解決這些問題，提升煤炭開采效率也就無從談起。綜掘工作面發(fā)展水平低是限制煤炭生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，由此產(chǎn)生的采掘不平衡等發(fā)展問題也不容忽視。另外，生產(chǎn)安全問題也應(yīng)當(dāng)?shù)玫胶侠砑骖?，我國煤礦數(shù)量眾多，管理難度大，所以煤礦開采環(huán)境往往難以得到保障，而這也導(dǎo)致煤炭生產(chǎn)安全事故頻發(fā)的狀況。在這種環(huán)境下，發(fā)展自動化已經(jīng)成了提高效率和生產(chǎn)安全的主流思想，為了自動化技術(shù)更好的適應(yīng)煤炭生產(chǎn)需要，應(yīng)當(dāng)在應(yīng)用方面開展更深層次的研究，對于掘進(jìn)工作面自動化技術(shù)中存在的問題，要通過增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性等多種手段共同實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化。以求實現(xiàn)煤炭生產(chǎn)向高質(zhì)、高效的方向轉(zhuǎn)化。

一、掘進(jìn)工作面自動化系統(tǒng)概況

規(guī)模化的煤炭生產(chǎn)并不是簡單的過程，光從煤礦掘進(jìn)包含的方面來看便可見一斑，所以在自動化技術(shù)的具體應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)樹立系統(tǒng)意識。正如在煤巷掘進(jìn)的研究中，不能將該部分與其他部分割裂開來，轉(zhuǎn)而要結(jié)合整體工作內(nèi)容進(jìn)行深入分析。具體可以采用的研究方法可以參照以下，將煤巷掘進(jìn)作為控制對象，在進(jìn)行輸出時應(yīng)當(dāng)參照斷面狀況調(diào)整煤巷支護(hù)，在輸入時則需要以煤壁為主要任務(wù)對象。另外，在具體操作過程中會涉及信號處理工作，這些信號具有測量、控制無法全面兼顧的特性，信號產(chǎn)生的環(huán)節(jié)集中于支護(hù)、割煤、運(yùn)輸?shù)确矫?對于實際生產(chǎn)中常見的排水、通風(fēng)、瓦斯等安全問題，自動化系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)有所兼顧。

二、關(guān)于自動化系統(tǒng)涉及的范圍分析

煤炭分布狀況會對煤炭開采工藝產(chǎn)生直接影響。多數(shù)煤礦的資源分布狀態(tài)比較復(fù)雜，并且周邊環(huán)境存在多樣性，所以在淺層開采的煤礦中，煤礦的巷道挖掘多為單巷形式。結(jié)合我國煤礦開采實際可以認(rèn)識到，開采使用的機(jī)械設(shè)備以轉(zhuǎn)載機(jī)、懸臂式的掘進(jìn)機(jī)以及單體錨桿鉆機(jī)為主。這些功能各異的設(shè)備分布在煤礦開采和處理的各個過程，是煤炭生產(chǎn)中的基本工具，也是自動化技術(shù)應(yīng)用的具體對象。就目前而言，上述設(shè)備受到技術(shù)性原因的限制，還足以最大限度的提高煤炭開采效率，所以在綜掘工作面的自動化研究，還需要更加深入的進(jìn)行，才能實現(xiàn)煤礦開采自動化系統(tǒng)的建設(shè)。最后還需要兼顧的便是掘進(jìn)后的支護(hù)問題，對于支護(hù)方式的使用，不能單獨依賴一種支護(hù)措施，轉(zhuǎn)而應(yīng)當(dāng)通過多種支護(hù)方式共同構(gòu)建支護(hù)安全體系。

三、自動控制系統(tǒng)模型

總結(jié)上文中提到的自動化系統(tǒng)概況和系統(tǒng)具體應(yīng)用技術(shù)的分析，可以對系統(tǒng)模型整體架構(gòu)產(chǎn)生基本認(rèn)識。在自動控制模型構(gòu)建中，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先分析支護(hù)作業(yè)和其他掘進(jìn)行為中的問題，這樣才能對控制系統(tǒng)的建立和改善產(chǎn)生有效作用，實現(xiàn)自動化理論和生產(chǎn)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，從而最大限度的提高自動控制系統(tǒng)整體工作性能。各個工作環(huán)節(jié)的緊密銜接是實現(xiàn)系統(tǒng)安全和效率的基本要求，針對各項設(shè)備的操作與配合也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行合理思考。

四、需要解決的關(guān)鍵技術(shù)

1.運(yùn)輸自動化技術(shù)

運(yùn)輸隊煤礦掘進(jìn)工作的重要性不言而喻，借助不斷進(jìn)步的各項技術(shù)，運(yùn)輸過程的自動化水平也在逐漸提高。運(yùn)輸自動化不僅可以有效提高采掘效率，還可在一定程度上協(xié)助支護(hù)作業(yè)的展開。出于維護(hù)生產(chǎn)安全方面得考慮，煤炭巷道挖掘需要消耗大量支護(hù)材料。所以，應(yīng)當(dāng)通過合理方法實現(xiàn)運(yùn)輸自動化和高效化。例如在使用運(yùn)輸膠帶時，可以使用底帶運(yùn)輸支護(hù)材料，以求促進(jìn)運(yùn)輸自動化的實現(xiàn)。

2.掘錨機(jī)組自動化技術(shù)

我國煤礦生產(chǎn)地質(zhì)環(huán)境整體呈現(xiàn)出復(fù)雜狀態(tài)，所以煤巷掘進(jìn)的風(fēng)險性也相對較大。想要在這種環(huán)境下實現(xiàn)掘進(jìn)工作面自動化，就要對掘進(jìn)和支護(hù)作業(yè)的整體能力進(jìn)行強(qiáng)化。掘錨聯(lián)合機(jī)組自動化技術(shù)是實現(xiàn)工藝優(yōu)化的有效途徑。實現(xiàn)掘錨機(jī)組自動化后，掘進(jìn)工作的適應(yīng)性會得到顯著提升，尤其是在自動化平行作業(yè)方面。

3.錨桿支護(hù)自動化技術(shù)

大型企業(yè)采掘煤礦時，通常會選擇具備高效率的重型設(shè)備，從某種角度來說這種操作方式推動了煤礦生產(chǎn)行業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，但從安全角度來看，這種生產(chǎn)方式存在諸多不合理之處。雖然重型設(shè)備工作產(chǎn)出煤炭數(shù)量巨大，但是粗糙的掘進(jìn)行為會導(dǎo)致巷道斷面增大以及瓦斯涌出過大，從而加強(qiáng)安全維護(hù)的工作負(fù)擔(dān)。為了有效解決這些問題，應(yīng)當(dāng)注重錨桿支護(hù)自動化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，以此滿足穩(wěn)定巷道的生產(chǎn)需要。

4.掘進(jìn)機(jī)自動化技術(shù)

掘進(jìn)機(jī)是掘進(jìn)工作面中最基礎(chǔ)，也是最重要的設(shè)備。實現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的自動控制是相關(guān)研究方面的核心內(nèi)容。當(dāng)然，在掘進(jìn)機(jī)實際使用中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)地質(zhì)類型的差異做出技術(shù)性調(diào)整，否則便會對生產(chǎn)效率的提高產(chǎn)生消極影響。

5.掘進(jìn)工作面信息傳輸技術(shù)

掘進(jìn)工作面控制系統(tǒng)的合理運(yùn)行需要各設(shè)備反饋信息作為支持，為了穩(wěn)定、準(zhǔn)確的獲得設(shè)備運(yùn)行信息，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化掘進(jìn)工作面信息傳輸能力。根據(jù)煤礦生產(chǎn)環(huán)境的復(fù)雜性，應(yīng)對信息傳輸技術(shù)的具體選擇進(jìn)行調(diào)整，盡可能選擇支持PPPoE技術(shù)的網(wǎng)關(guān)來進(jìn)行傳輸?shù)墓ぷ?，以便控制系統(tǒng)的有序運(yùn)行。

6.安全保障監(jiān)控技術(shù)

安全貫穿于生產(chǎn)全過程，實現(xiàn)煤礦掘進(jìn)工作面自動化離不開安全保障的支持。在各項安全保障技術(shù)中，應(yīng)當(dāng)注重監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用。在生產(chǎn)活動中，監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用的對象主要集中于設(shè)備和環(huán)境。許多煤礦采掘事故的產(chǎn)生都與設(shè)備故障有關(guān)，借助監(jiān)控技術(shù)對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控，可以為工作人員的檢修提供技術(shù)支持，從而有效減少事故發(fā)生概率。在環(huán)境監(jiān)控方面，應(yīng)當(dāng)通過加裝溫濕度監(jiān)控儀器以及瓦斯?jié)舛葓缶鞯仍O(shè)備加強(qiáng)安全保障能力。

五、結(jié)束語

總而言之，對于煤炭挖掘工作面自動化技術(shù)的具體應(yīng)用，相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)從全面的角度進(jìn)行分析。在對煤巷挖掘中的各個工作環(huán)節(jié)形成正確認(rèn)識后，再著手于掘進(jìn)工作面自動控制系統(tǒng)模型的設(shè)計。只有通過這種方法，才能發(fā)現(xiàn)并解決自動化技術(shù)實際應(yīng)用中存在的各項問題。

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（作者單位：趙官鎮(zhèn)趙官煤礦綜掘二區(qū)）