機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)工作面中的應(yīng)用

劉勛

摘要：本文通過(guò)對(duì)煤礦掘進(jìn)工作中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析，研究了機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)工作中的具體應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：機(jī)電自動(dòng)化技術(shù);煤礦掘進(jìn)工作面;實(shí)踐應(yīng)用 隨著時(shí)代的發(fā)展以及科技的不斷進(jìn)步，在我國(guó)當(dāng)前的煤礦掘進(jìn)工作中， 相比于之前，相關(guān)技術(shù)和設(shè)備水平都得到了顯著提高，但在自動(dòng)化方面還 存在一定缺陷和不足，因此也對(duì)工作效率和質(zhì)量產(chǎn)生了直接影響。在此情 況下，機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用而生，通過(guò)該技術(shù)在煤礦掘進(jìn)工作中的實(shí)際應(yīng) 用，不僅大幅度提高了工作效率，同時(shí)也促進(jìn)了煤礦生產(chǎn)的可靠性與安全性，綜合應(yīng)用效果顯著，對(duì)于煤礦生產(chǎn)行業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展很有幫助。

1 煤礦掘進(jìn)工作中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

不同的煤炭生產(chǎn)模式，煤礦掘進(jìn)工作內(nèi)容也各不相同，其屬于一項(xiàng)系統(tǒng)性、復(fù)雜性、綜合性的工程，其中，煤巷掘進(jìn)是其中一個(gè)重點(diǎn)控制對(duì)象， 實(shí)踐過(guò)程中，結(jié)掘進(jìn)工作的不同，一般可將輸入作為斷面依據(jù)和參考，逐 步完成煤礦支護(hù)、割煤運(yùn)輸?shù)裙ぷ?，但在開展這些工作的過(guò)程中，通常會(huì) 涉及到一系列安全方面的問(wèn)題，具體如通風(fēng)排水、運(yùn)輸材料、現(xiàn)場(chǎng)供電人 員定位、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控等等。從整體上來(lái)看，通過(guò)機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在煤礦掘進(jìn) 工作中的實(shí)踐應(yīng)用，能夠確保掘進(jìn)工作時(shí)刻處于安全、穩(wěn)定狀態(tài)，且工作 效率也得到了大幅度提高，提升了相關(guān)硬件設(shè)備的抗磨損能力?？傊?煤礦掘進(jìn)工作中，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)刻不容緩。

2 機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)工作中的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 掘進(jìn)機(jī)監(jiān)控技術(shù) 在開展煤礦掘進(jìn)工作的過(guò)程中，通過(guò)掘進(jìn)機(jī)監(jiān)控技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，能 夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，與此同時(shí)還能夠精準(zhǔn)、及時(shí)的掌握 各種工作面信息，具體如掘進(jìn)速度、孔隙水壓力等等，之后在計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 的輔助之下，為現(xiàn)場(chǎng)工作人員提供合理決策。在開展自動(dòng)化監(jiān)測(cè)工作的過(guò) 程中，通常需要借助上位機(jī)所采集的相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行，之后通過(guò)組態(tài)軟件 進(jìn)行完整監(jiān)測(cè)，其具體功能主要包括屏幕顯示、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、參 數(shù)顯示等等，上位機(jī)以 PC 機(jī)為主，下位機(jī) PLC 控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)從站系 統(tǒng)為主，之后借助相關(guān)軟件，使相關(guān)工作人員和機(jī)械設(shè)備進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn) 對(duì)地表沉降量的實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。

2.2 掘進(jìn)機(jī)煤巖識(shí)別技術(shù) 由于巖石和煤礦層在硬度上存在一定差別，因此也決定了掘進(jìn)機(jī)截割 負(fù)荷的差異，截割電機(jī)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)油缸壓力、電流、升降油缸壓力等都會(huì) 對(duì)掘進(jìn)速度產(chǎn)生影響，結(jié)合這些參數(shù)，便可以對(duì)巖石層與煤礦層的界面進(jìn) 行判斷，提高煤礦開采工作效率。

2.3 掘錨一體化技術(shù) 以往的臨時(shí)支護(hù)在具體施工中進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，由于是采取了支護(hù)與決定 分開的方法，因此也會(huì)對(duì)決定效率產(chǎn)生直接影響，且安全性能較低，現(xiàn)場(chǎng) 工作強(qiáng)度較大，由此也限制了其廣泛應(yīng)用。在此情況下，掘錨一體化技術(shù) 應(yīng)運(yùn)而生，其主要是將錨護(hù)裝置安裝在掘進(jìn)及設(shè)備上，該裝置一般是由分 流集油閥、頂架、伸縮油缸、管路等共同構(gòu)成。實(shí)踐過(guò)程中，借助掘進(jìn)機(jī) 設(shè)備自身的液壓系統(tǒng)，之后對(duì)液壓閥進(jìn)行切換，使之變?yōu)橹ёo(hù)油路，在完 成支護(hù)之后，還需要對(duì)液壓閥進(jìn)行切換，使之變?yōu)榫蜻M(jìn)作業(yè)油路，上述操作不僅不會(huì)對(duì)正常的決定作業(yè)產(chǎn)生影響，同時(shí)具有可靠性高、操作便捷的優(yōu)勢(shì)。

2.4 掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)截割技術(shù) 實(shí)踐過(guò)程中，通過(guò)截割軌跡調(diào)整、自動(dòng)截割導(dǎo)航、截割頭空間位置坐 標(biāo)等，完成掘進(jìn)機(jī)的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)工作，與此同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器技術(shù)、 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)以及數(shù)控加工技術(shù)的合理應(yīng)用。在煤礦巷道中，一般可將掘 進(jìn)機(jī)工作位置劃分為偏心以及對(duì)心兩種工作狀態(tài)。 在偏心的工作狀態(tài)下，掘進(jìn)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)受到不平衡傾覆 力的干擾和影響，從而產(chǎn)生較大的噪音和震動(dòng)，因此，正常情況下，都是 采取對(duì)心狀態(tài)。通過(guò)對(duì)切割軌跡參數(shù)以及截割面參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，能夠 確保設(shè)備按照要求和軌跡逐步完成截割工作，最后進(jìn)入運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行閉 環(huán)控制，從而大幅度提升系統(tǒng)的控制效率和精度。

2.5 自動(dòng)排水、探水技術(shù) 在煤礦掘進(jìn)工作中，透水事故危害嚴(yán)重，屬于重大惡性事故，在開展 煤礦掘進(jìn)工作的過(guò)程中，溶洞、裂隙、斷層等均有可能導(dǎo)致涌水現(xiàn)象，因 此，在正式開展工作之前，相關(guān)工作人員須強(qiáng)化對(duì)可疑突水地段進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 之后開展一段距離的掘進(jìn)工作，再進(jìn)行探測(cè)，整個(gè)施工過(guò)程雖然會(huì)對(duì)生產(chǎn) 效率產(chǎn)生一定影響，但對(duì)于掘進(jìn)安全性的提高卻很有幫助。實(shí)踐過(guò)程中， 可將激光追蹤儀器安裝在掘進(jìn)機(jī)設(shè)備上，同時(shí)選擇合適的距離對(duì) 3D 傳感 器進(jìn)行安裝，將 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)置在控制柜中。結(jié)合掘進(jìn)距離和探水深度，每次掘進(jìn)到預(yù)定的距離之后，需要停止作業(yè)，之后再對(duì)掘進(jìn)程序進(jìn)行重啟， 從而真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人監(jiān)管。自動(dòng)排水技術(shù)，其一般是由水泵、低壓防爆開關(guān) 電機(jī)、液壓控制器等共同構(gòu)成，屬于一種先進(jìn)的排水系統(tǒng)，實(shí)踐過(guò)程中， 通過(guò)保護(hù)動(dòng)作和緊急情況手動(dòng)操作功能的設(shè)置，能夠有效避免排干水后設(shè) 備繼續(xù)運(yùn)行，而對(duì)水泵產(chǎn)生損壞和影響。

2.6 通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 在煤礦掘進(jìn)工作中，通風(fēng)狀況與煤礦生產(chǎn)安全性穩(wěn)定性息息相關(guān)，為 了能夠?qū)Ω鞴ぷ髅嫱L(fēng)情況進(jìn)行及時(shí)精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)和了解，可對(duì)自動(dòng)化控制 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。實(shí)踐過(guò)程中，該控制模式多種多樣，相關(guān)工作人員可結(jié)合 實(shí)際情況選擇相應(yīng)的工程模式。通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)，主要分為終端設(shè)備、智能 通風(fēng)控制子站、地面集控中心等共同構(gòu)成，其中，地面集控中心處于核心 關(guān)鍵地位，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)的有效處理與分析。與此同時(shí)，還能 夠?qū)︼L(fēng)速信息、風(fēng)量信息以及瓦斯?jié)舛确植紶顩r進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，控制子站 一般是由 PLC 控制系統(tǒng)、光纖交換器等共同構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的 實(shí)時(shí)采集，同時(shí)也能對(duì)通風(fēng)機(jī)通信等進(jìn)行有效控制。 終端設(shè)備能夠?qū)νL(fēng)機(jī)、電流信息、電壓信息、掘進(jìn)工作面、溫度等 信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，同時(shí)結(jié)合控制子站指令，對(duì)通風(fēng)機(jī)的開機(jī)轉(zhuǎn)速以及開 度進(jìn)行控制。

2.7 自動(dòng)化運(yùn)輸技術(shù) 在工作室中通過(guò)對(duì)掘進(jìn)工作面運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行狀況進(jìn)行集中監(jiān)控，可通過(guò) 控制器，對(duì)除塵風(fēng)機(jī)開關(guān)、輸送機(jī)、電機(jī)開關(guān)、掘進(jìn)機(jī)狀態(tài)等信息進(jìn)行聯(lián) 合控制，最后進(jìn)入多功能終端，對(duì)輸送機(jī)溫度、電機(jī)電流、運(yùn)行速度等數(shù) 據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，同時(shí)結(jié)合相應(yīng)的控制模式，對(duì)于故障問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)發(fā)覺(jué)， 并在第一時(shí)間作出相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，確保電話通知功能、急停功能等能夠 順利實(shí)現(xiàn)，推動(dòng)著運(yùn)輸工作朝著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。

結(jié)語(yǔ) 綜上所述，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，也為機(jī)電一 體化技術(shù)及其相關(guān)設(shè)備，在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的廣泛應(yīng)用提供了便利條件。 機(jī)電一體化技術(shù)主要包括掘進(jìn)機(jī)監(jiān)控技術(shù)、掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)截割技術(shù)、掘錨一 體化技術(shù)、通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)排水探水技術(shù)等等。通過(guò)這些技術(shù)在煤礦 掘進(jìn)工作中的實(shí)踐應(yīng)用，不僅大幅度提高了工作質(zhì)量和效率，同時(shí)也為工 作安全性和可靠性提供了良好保障，對(duì)于我國(guó)煤礦事業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展 很有幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] 牛曉曉 . 煤礦掘進(jìn)工作面綜合防塵技術(shù)的實(shí)踐與應(yīng)用研究 [J]. 現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2018，v.8;No.162（06）：557‐585.

[2] 李強(qiáng)，董蘇蘇，王傳盈 . 瞬變電磁在內(nèi)蒙古鄂爾多斯中稅煤 礦掘進(jìn)工作面中的應(yīng)用[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2017（15）：178