煤礦井下自動(dòng)化綜采工藝的應(yīng)用研究

王國(guó)富

[摘? ? 要]隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)煤炭資源的需求量持續(xù)增加，傳統(tǒng)的井下綜采技術(shù)以及模式已無(wú)法滿足于社會(huì)發(fā)展的需求。煤炭生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始利用先進(jìn)的工藝技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)井下綜采作業(yè)整體效率的提升、降低綜采作業(yè)人員工作量與難度等的目的。而在自動(dòng)化與智能化技術(shù)快速發(fā)展的背景下，煤礦井下自動(dòng)化綜采工藝受到了廣泛的關(guān)注。

[關(guān)鍵詞]煤礦;井下;自動(dòng)化;綜采工藝

[中圖分類號(hào)]TD823.97 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）05–000–02

Research on Application of Automatic Fully-mechanized

Mining Technology in Underground Coal Mine

Wang Guo-fu

[Abstract]With the rapid development of my country's social economy， the demand for coal resources continues to increase， and traditional underground fully mechanized mining technologies and models have long been unable to meet the needs of social development. Coal production companies have begun to use advanced technology to improve the overall efficiency of underground fully mechanized mining operations and reduce the workload and difficulty of fully mechanized mining personnel. Under the background of the rapid development of automation and intelligent technology， automated fully mechanized underground mining The craft has received extensive attention.

[Keywords]coal mine; underground; automation; fully mechanized mining technology

當(dāng)前，煤礦井下綜采存在自動(dòng)化水平低、開(kāi)采效率不佳等問(wèn)題，為了提高煤礦開(kāi)采的效率以及經(jīng)濟(jì)效益，必須加大煤礦井下自動(dòng)化綜采工藝的應(yīng)用力度。利用智能化的綜采設(shè)備，結(jié)合各個(gè)綜采設(shè)備的操作程序與生產(chǎn)需求，制定自動(dòng)化設(shè)備控制方案，有效地調(diào)節(jié)液壓支架以及刮板輸送機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人化的綜采面作業(yè)，降低綜采面作業(yè)難度。

1 煤礦井下自動(dòng)化綜采工藝概述

煤礦井下綜采技術(shù)的發(fā)展直接關(guān)系到煤礦開(kāi)采行業(yè)的可持續(xù)性，先進(jìn)技術(shù)手段的應(yīng)用與發(fā)展不但能夠改變?nèi)澜绶秶鷥?nèi)煤炭資源開(kāi)采的局面，并且能夠最大程度上提高煤炭生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)其市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力，以技術(shù)促發(fā)展，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)階段，我國(guó)煤礦井下綜采工藝技術(shù)正在不斷向著機(jī)械化、智能化以及自動(dòng)化的方向發(fā)展。通過(guò)全綜采設(shè)備的實(shí)際使用情況來(lái)看，不但能夠進(jìn)一步地提高采煤的質(zhì)量，并且能夠推動(dòng)采煤設(shè)備的創(chuàng)新與研發(fā)力度，從而帶動(dòng)整個(gè)煤炭開(kāi)采行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。然而現(xiàn)階段我國(guó)的煤炭開(kāi)采還存在技術(shù)層面上的局限，現(xiàn)階段使用的各類綜采設(shè)備都存在裝機(jī)功率低、可靠性較低以及使用期限相對(duì)短等缺陷。大部分綜采設(shè)備的零部件主要依賴于進(jìn)口，因?yàn)镮E零部件進(jìn)口需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此會(huì)造成延誤工期等問(wèn)題。同時(shí)，我國(guó)的地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，各個(gè)地區(qū)的煤層分布存在不均勻性，因此煤礦井下綜采作業(yè)的難度相對(duì)較大，綜采設(shè)備的作用無(wú)法得到充分發(fā)揮。除此之外，煤礦井下綜采工藝對(duì)于機(jī)械設(shè)備也有著相應(yīng)的要求。必須正確認(rèn)識(shí)到想要實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤炭資源的高產(chǎn)高效，便必須積極推廣與應(yīng)用煤礦綜采工藝技術(shù)，積極引進(jìn)現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備，最大程度上優(yōu)化煤礦井下開(kāi)采的作業(yè)環(huán)境，如此才能夠推動(dòng)煤礦開(kāi)采作業(yè)的機(jī)械化發(fā)展。并且現(xiàn)代化高產(chǎn)工藝的應(yīng)用對(duì)于我國(guó)煤礦開(kāi)采行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。針對(duì)煤礦開(kāi)采的機(jī)械設(shè)備而言，綜采設(shè)備以及綜采工藝直接決定了煤礦井下綜采作業(yè)的整體水平，而為了能夠最大程度上發(fā)揮出綜采工藝的積極作用，必須建立健全現(xiàn)代化的監(jiān)管機(jī)制，加強(qiáng)電牽引采煤機(jī)以及大型刮板輸送機(jī)等各類機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用力度。煤炭綜采設(shè)備和建筑工程存在本質(zhì)上的不同，現(xiàn)代化的綜采工藝對(duì)于設(shè)備功率以及技術(shù)的要求相對(duì)較高，一旦設(shè)備發(fā)生了故障問(wèn)題，便會(huì)導(dǎo)致煤炭開(kāi)采無(wú)法繼續(xù)，所以，綜采設(shè)備完成安裝之后必須做好相應(yīng)的保養(yǎng)以及維修，保證設(shè)備的正常運(yùn)行以及有效使用壽命[1]。

2 煤礦井下自動(dòng)化綜采工藝方案

由于煤礦井下機(jī)械化的綜采作業(yè)主要是在采煤機(jī)截割的運(yùn)行狀態(tài)上完成，并且有效控制液壓支架以及刮板輸送機(jī)等設(shè)備，所以，煤礦井下自動(dòng)化綜采工藝的方案設(shè)計(jì)具備滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，控制邏輯必須充分考慮到現(xiàn)行的控制流程，建立健全煤礦井下自動(dòng)化綜采控制系統(tǒng)。在煤礦井下自動(dòng)化綜采控制系統(tǒng)當(dāng)中，首先需要完成采煤機(jī)相應(yīng)綜采作業(yè)的有效自動(dòng)化控制，主要基于記憶截割控制理論來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用煤礦井下自動(dòng)化綜采控制系統(tǒng)來(lái)保證采煤機(jī)能夠于煤礦井下的復(fù)雜化環(huán)境當(dāng)中自動(dòng)化地完成截割作業(yè)。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)劃采煤機(jī)在截割作業(yè)中的操作路徑，并且將其傳輸?shù)揭簤褐Ъ艿南鄳?yīng)控制裝置與刮板輸送機(jī)的相應(yīng)控制系統(tǒng)當(dāng)中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)液壓支架的運(yùn)行狀態(tài)控制，使其能夠自動(dòng)化地進(jìn)行護(hù)幫板收放并且完成移架作業(yè)。并且按照液壓支架具體調(diào)整的情況，根據(jù)采煤機(jī)具體位置以及截割作業(yè)的實(shí)時(shí)進(jìn)給速度，來(lái)靈活地調(diào)整刮板輸送機(jī)的直線度，按照采煤機(jī)實(shí)時(shí)截割速度來(lái)針對(duì)性地調(diào)整刮板輸送機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度，從而達(dá)到采煤機(jī)、液壓支架與刮板輸送機(jī)之間聯(lián)合控制的目的。煤礦井下自動(dòng)化綜采控制系統(tǒng)地結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示[2]。

3 煤礦井下自動(dòng)化綜采工藝的應(yīng)用

3.1 采礦自動(dòng)化控制技術(shù)

煤礦井下綜采工作面在組織采礦作業(yè)的過(guò)程中，需要結(jié)合各個(gè)方面的要素來(lái)選擇自動(dòng)化的采礦設(shè)備，以此來(lái)提高采礦作業(yè)的整體質(zhì)量以及作業(yè)效率。在應(yīng)用采煤機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)的過(guò)程中，需要提前設(shè)置設(shè)備運(yùn)行的各個(gè)參數(shù)，保證設(shè)備可以按照預(yù)設(shè)的參數(shù)來(lái)制定自動(dòng)化運(yùn)行程序。在利用采煤機(jī)組織煤礦井下綜采作業(yè)時(shí)，相應(yīng)的自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)中主要分為滾筒高度和牽引控制等部分。利用采礦機(jī)開(kāi)展采礦作業(yè)的過(guò)程中，可以按照煤礦井下綜采面的實(shí)際情況制定科學(xué)合理的作業(yè)方案。①必須選擇合理的、滿足于采礦設(shè)備具體型號(hào)的刀具，同時(shí)需要在自動(dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)中輸入刀具的具體切割參數(shù)，便于后期采礦作業(yè)當(dāng)中，設(shè)備可以根據(jù)參數(shù)有效地控制采礦的進(jìn)刀量，以此來(lái)提高煤礦井下綜采作業(yè)的整體。在煤礦井下綜采作業(yè)中，可以按照生產(chǎn)的具體要求來(lái)控制進(jìn)刀量，進(jìn)而完成預(yù)設(shè)的采礦任務(wù)。②采礦自動(dòng)化控制技術(shù)當(dāng)中，記憶采礦技術(shù)屬于關(guān)鍵性的內(nèi)容，操作人員在控制機(jī)械設(shè)備的過(guò)程中，需要在控制系統(tǒng)當(dāng)中輸入各項(xiàng)采礦的記憶數(shù)據(jù)，隨后采礦設(shè)備便可以按照各項(xiàng)數(shù)據(jù)以及指示展開(kāi)自動(dòng)化的開(kāi)采作業(yè)，如果開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)了問(wèn)題，可以按照相關(guān)參數(shù)及數(shù)據(jù)進(jìn)行靈活的調(diào)整，以此來(lái)進(jìn)一步提高煤礦井下綜采作業(yè)的整體質(zhì)量與效率[3]。

3.2 輸送機(jī)負(fù)載控制技術(shù)

輸送機(jī)負(fù)載控制技術(shù)主要用于煤礦井下綜采工作面作業(yè)情況的有效監(jiān)控。輸送機(jī)負(fù)載控制可以根據(jù)刮板鏈條的實(shí)際受力情況以及工作電流的相關(guān)參數(shù)等來(lái)完成采礦機(jī)實(shí)時(shí)采礦速度的有效控制，能夠大大地減少采礦時(shí)間投入，并且能夠保證采礦作業(yè)的質(zhì)量。利用輸送機(jī)組織煤礦井下綜采作業(yè)的過(guò)程中，需要重點(diǎn)關(guān)注刮板鏈條的超負(fù)荷運(yùn)行或大電流等因素造成的不良影響，因此，在輸送機(jī)的作業(yè)中利用自動(dòng)化控制技術(shù)可以最大程度上控制不良因素造成的影響。輸送機(jī)負(fù)載控制技術(shù)的應(yīng)用原理就是，實(shí)時(shí)采集以及分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，并且把分析的結(jié)果完整地輸入采礦設(shè)備內(nèi)，隨后設(shè)備就可以通過(guò)自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，實(shí)時(shí)控制采礦的速度，從而保證煤礦井下綜采作業(yè)的穩(wěn)定性以及安全性。

3.3 液壓支架自動(dòng)化控制技術(shù)

在井下液壓支架自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，首先需要準(zhǔn)確地判斷液壓支架與采煤機(jī)的具體位置以及相互關(guān)系，隨后根據(jù)采煤機(jī)在截割作業(yè)中的實(shí)際截割姿態(tài)以及實(shí)時(shí)進(jìn)給速度等，實(shí)現(xiàn)液壓支架上護(hù)幫板收放操作的有效控制，進(jìn)而達(dá)到自動(dòng)化控制的目標(biāo)。按照液壓支架與采煤機(jī)之間的位置關(guān)系，采煤機(jī)所處綜采作業(yè)面上的3個(gè)前端液壓支架必須完全的收回護(hù)幫板，而第4到5個(gè)液壓支架上護(hù)幫板需要收回3/4，第6到7個(gè)液壓支架上護(hù)幫板需要收回1/2，第8個(gè)液壓支架上護(hù)幫板需要收回1/4。而液壓支架動(dòng)作主要是由支架的控制器來(lái)驅(qū)動(dòng)控制，為了保證液壓支架相應(yīng)動(dòng)作能夠精準(zhǔn)控制，在所有液壓支架上必須設(shè)置支架控制器。液壓支架進(jìn)行調(diào)節(jié)主要是按照支架與采煤機(jī)實(shí)際位置之間的定位來(lái)判斷。由于煤礦井下的環(huán)境條件相對(duì)復(fù)雜并且能見(jiàn)度相對(duì)較低，激光測(cè)距實(shí)現(xiàn)定位無(wú)法滿足于自動(dòng)化控制的需求，因此，便需要引進(jìn)以及利用組合型的紅外測(cè)距定位技術(shù)。紅外測(cè)距定位設(shè)備主要包括了設(shè)置于采煤機(jī)中的紅外線發(fā)射設(shè)備以及設(shè)置于液壓支架中的紅外接收設(shè)備，而紅外線檢測(cè)傳感器主要設(shè)置于采煤機(jī)與液壓支架之間。操作的過(guò)程中，采煤機(jī)中設(shè)置的發(fā)射裝置需持續(xù)輸出紅外線信號(hào)，在采煤機(jī)周圍的液壓支架中設(shè)置的接收裝置便會(huì)接收強(qiáng)度不同的紅外線信號(hào)，隨后利用邏輯控制算法進(jìn)一步計(jì)算出各液壓支架與采煤機(jī)之間的位置關(guān)系，隨后將位置關(guān)系的信息完整地傳輸?shù)揭簤褐Ъ墚?dāng)中的支架控制系統(tǒng)中，以此來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓支架進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。

3.4 礦層自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制技術(shù)

煤礦井下綜采作業(yè)中，應(yīng)用自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)綜采作業(yè)面自動(dòng)化找直作業(yè)，還能夠利用三維技術(shù)檢測(cè)出采礦機(jī)具體的位置，利用遠(yuǎn)程控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)采礦工藝技術(shù)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，并且根據(jù)采礦作業(yè)的實(shí)際情況，利用井下高速雙向性通信技術(shù)、綜采工作面自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)、液壓支架電液控制技術(shù)以及自動(dòng)化識(shí)別技術(shù)等現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)手段，進(jìn)一步地提高煤礦井下綜采自動(dòng)化采礦工藝技術(shù)的自動(dòng)化、智能化以及數(shù)字化水平。礦層自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制技術(shù)在煤礦井下綜采作業(yè)中的應(yīng)用如下。

（1）能夠全方位地實(shí)現(xiàn)綜采作業(yè)面的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視?？梢匀轿涣Ⅲw化地監(jiān)控井下綜采作業(yè)面工作區(qū)域當(dāng)中的全礦壁側(cè)，便于工作人員直觀且全面的了解及掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，并且可以自動(dòng)化地傳輸數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信。

（2）利用低照度形式的視頻監(jiān)視技術(shù)，可以利用視頻攝像及時(shí)地采集作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的圖像以及視頻等數(shù)據(jù)，并且能夠在極端惡劣環(huán)境條件下保證鏡頭清潔度，利用壓縮空氣構(gòu)建氣幕屏障，以此來(lái)阻隔粉塵，避免攝像鏡頭受到礦塵的覆蓋或是污染等。

（3）礦層無(wú)人化控制系統(tǒng)可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的視頻信號(hào)進(jìn)行通信傳輸，能夠動(dòng)態(tài)化地監(jiān)控井下采礦機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，最大程度上提高采礦機(jī)自動(dòng)化水平，保證煤礦井下綜采作業(yè)的效率與質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤礦綜采自動(dòng)化采礦工藝的合理應(yīng)用，不僅能夠保證煤礦井下綜采作業(yè)的穩(wěn)定性與安全性，還能夠提高煤礦綜采作業(yè)的效率，進(jìn)而提高煤礦生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)其市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力，為社會(huì)建設(shè)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。煤礦開(kāi)采企業(yè)必須正確認(rèn)識(shí)到煤礦綜采自動(dòng)化采礦工藝的積極作用，進(jìn)一步地提升煤礦綜采作業(yè)的自動(dòng)化、無(wú)人化以及現(xiàn)代化水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 王小亮.煤礦井下自動(dòng)化綜采工藝的應(yīng)用研究[J].能源技術(shù)與管理，2020（6）：40-41.

[2] 汝傳棟.煤礦綜采自動(dòng)化采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用淺析[J].科學(xué)與財(cái)富，2019（4）：107.

[3] 魏明飛.煤礦井下自動(dòng)化綜采技術(shù)的應(yīng)用研究[J].山西化工，2020（5）：144-146.