浅谈煤矿综采工作面自动化技术

摘 要：煤矿的开采工作环境非常恶劣，运用自动化采煤技术可以降低采煤工作风险，提高工作效率，降低劳动强度。因此，探讨研究自动化采煤技术有利于促进煤矿企业安全高效生产，降低生产成本。本文对煤矿综采工作面自动化技术进行探讨。

关键词：煤矿;综采工作面;自动化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.052

0 引言

我国的煤炭开采虽然经过多年的发展，依然存在很多问题，作为煤炭工作的第一线，综采工作面的技术水平决定着采煤的工作效率。只有保证综采工作面的安全，才能确保煤矿企业的安全生产。目前，个别矿井已经将自动化技术应用到综采生产上，自动化技术与相关设备得到了传播应用。

1 自动化综采工作面的现状

综采工作面是煤矿生产的第一线，也是整个采煤系统中最复杂的部分，大部分的采煤设备都集中在这里，并且设备之间相互协作，共同完成采煤工作，任何设备都不能脱离其他设备单独工作，设备与设备之间的联系非常密切，同时这些设备的运行还要考虑其所在环境的影响，设备所处地方的地质条件也是制约采煤设备运行的一大重要因素。一个标准的综采面需要多达200台甚至300多台设备共同工作，这些设备中有采煤机、刮板输送机、液压支架、转载机、破碎机等等，其中的支架数量就有100多至200多架，这么多设备共同工作，要做到完美配合，实现自动化难度很大。随着自动化技术的研究日渐成熟与采煤工艺的日趋完善，在某些地质条件允许的情况下，可以做到采煤工作的自动化。综合目前部分自动化矿井的实验研究以及在实现项目上技术的突破，综采工作面的自动化技术已经日渐成熟，并且进入实用阶段，随着实验项目的不断运行，不断地发现问题并且改进设备性能，产品的性能会不断提高，标准化的设备也将会在不远的将来出现，目前少人或无人的自动化综采工作面已经安全稳定的运行了。

2 综采工作面设备及自动化系统构成

（1）综采工作面主要设备构成。1）主采机组：液压支架设备、乳化液泵站设备、采煤设备、刮板设备;2）转载运输：破碎设备、皮带输送设备、转载设备等。其中在工作系统中，液压支架设备属于工作面支护设备，支架的种类很多，各自所起的作用也各不相同，其中端头支架主要支护端头空间巷道围岩，超前支架主要是对两侧巷道围岩进行超前支护。乳化液泵站设备则是液压支架设备的动力源，其中喷雾泵站主要是给采煤机等设备供应冷却水和喷雾压力水。输送机属于移动式设备，能够随着工作面自行移动，破碎机则是位于转载机上部，把工作面运来的煤破碎到一定粒度后转载到皮带机上运走。

（2）综采工作面自动化系统构成。综采工作面的自动化系统主要包括计算机、传感器、工况检查、故障诊断等系统，各个设备的自动化技术有机结合，协同工作才是采煤自动化的核心。其中的重点技术有煤层与岩石分界技术、刮板推进技术、故障诊断技术等。

3 煤矿综采工作面生产作业自动化

（1）采煤机控制。在实际生产作业中，采煤机的工作依靠储存参数的设定进行自动运行，采煤机的自动控制主要分为牵引控制、滚筒控制。我们根据采煤机所处的实际地质状况确定采煤机的控制方式。采煤机在第一刀割煤后，及时储存所取得的技术参数，并于后续技术参数做对比，加以限制，禁止割煤超出储存尺寸。

（2）综采工作面输送机负载控制。根据输送机的电机工作电流的变化我们可以知道输送机的负载变化，同样，根据刮板链条的的受力大小变化我们也可以监控到这一现象，根据电机电流变化及刮板链条受力变化我们可以利用自动控制系统调节采煤机的速度实现落煤量的调整，同时，如果电流过大或刮板链条受力太大，输送机控制系统会向采煤机发出信号，使采煤机降低速度或者停止工作。

（3）液压支架的控制。液压支架的自动控制原理是液压支架通过接收采煤机的信号，确定采煤机所处位置进行推溜或移架，从而实现支架的运动功能。采煤机需要通过自身所带的红外线发射装置发射红外线信号，由液压机上的控制装置接收信号并且确定其位置，然后由液压支架上的电液控制系统要求支架完成一系列动作，电液控制系统采用PM4控制器。

4 煤矿自动化综采工作面的发展途径

要想实现综采工作面的自动化，我们需要着重从下面三个方面改变我们的认识：（1）建立系统概念，综采工作面上的所有设备需要共同协作，一起完成采煤工作，所以我们要把所有设备当作一个系统机组，整个综采工作面上的所有设备整体协同工作，其中的采煤机，输送机等等设备只是其中的一个设备所有设备在整体测控系统的联络控制下形成一个有机整体，共同完成回采工作;（2）建立系统概念后，要有意识弱化局部设备的控制功能，把重心放在局部设备的执行、通信、保护功能上，局部设备不停收集大量信息：设备状态、位置、速度、所处地质数据等，在信息回传后控制系统进行大量运算，然后根据所处地质条件和各部分关系确定所应该进行的动作，只有这样才能保证各个设备独立运行、相互配合、各不干涉;（3）自动化技术运行与人工操作截然不同，在设计控制软件时应该尽量优化程序，使各个设备能更好运行，真正的自动化运行不是以设备为主，而是以自动化控制系统为主导，这就需要我们真正的深入生产现场，了解设备的工作情况，各设备之间的配合状况。在实际工作时由采煤工艺工程师操作采煤系统。从这个角度理解自动化综采面应该被认为是一个具备割煤、支护、装煤、运煤等一系列动作的大型机器，操作人员操作的不是每一台具体的设备，而是整体的控制系统。

5 结语

总之，由于煤矿工作环境恶劣，地质条件复杂等原因，要想提高采煤技术，只有实现综采工作面的全面自动化，而这样才能提高煤矿企业的生产效率，降低生产成本，减少安全隐患，加快煤炭企业的发展。

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作者简介：王飞（1987-），安徽淮北人，研究方向：综采及综采机电。endprint