煤矿掘进工作面自动化技术探讨

钟辉 李同训 李虎

摘要：能源生产事关国民经济的持续健康发展，随着我国经济发展水平不断提高，社会生产、生活需要的能源总量也在逐年增加。为了获得充足的煤炭资源作为能源开发原料，应在煤矿开采方面有所改善。基于提高煤炭挖掘生产效率的现实需要，本文将对当前煤炭生产实际状况展开具体分析，并在此基础上进行煤炭掘进工作面自动化技术应用上的探讨，从而实现掘进工作面自动化范围的划定，以及掘进工作面系统的创建。

关键词：煤矿;掘进;工作面;自动化

引言

计算机和自动化技术的提升为煤炭采集高效化提供了合理途径。根据我国当前煤炭生产状况可以了解到，先进技术和自动化设备的广泛应用很大程度的影响了传统煤炭生产模式，当前煤炭生产行业整体呈现出高效化发展趋势。事实上，在长期煤炭开采活动中，我国已经发展起了一大批拥有世界级生产能力的大型煤矿企业，这些企业在生产总量上都保持着可观的成绩，部分企业甚至已经具备加装千万吨露天煤矿能力。然而在实际生产过程中，这些企业都存在或多或少的问题，如果不能有效解决这些问题，提升煤炭开采效率也就无从谈起。综掘工作面发展水平低是限制煤炭生产的关键因素，由此产生的采掘不平衡等发展问题也不容忽视。另外，生产安全问题也应当得到合理兼顾，我国煤矿数量众多，管理难度大，所以煤矿开采环境往往难以得到保障，而这也导致煤炭生产安全事故频发的状况。在这种环境下，发展自动化已经成了提高效率和生产安全的主流思想，为了自动化技术更好的适应煤炭生产需要，应当在应用方面开展更深层次的研究，对于掘进工作面自动化技术中存在的问题，要通过增强系统运行稳定性等多种手段共同实现系统优化。以求实现煤炭生产向高质、高效的方向转化。

一、掘进工作面自动化系统概况

规模化的煤炭生产并不是简单的过程，光从煤矿掘进包含的方面来看便可见一斑，所以在自动化技术的具体应用中，应当树立系统意识。正如在煤巷掘进的研究中，不能将该部分与其他部分割裂开来，转而要结合整体工作内容进行深入分析。具体可以采用的研究方法可以参照以下，将煤巷掘进作为控制对象，在进行输出时应当参照断面状况调整煤巷支护，在输入时则需要以煤壁为主要任务对象。另外，在具体操作过程中会涉及信号处理工作，这些信号具有测量、控制无法全面兼顾的特性，信号产生的环节集中于支护、割煤、运输等方面;对于实际生产中常见的排水、通风、瓦斯等安全问题，自动化系统也应当有所兼顾。

二、关于自动化系统涉及的范围分析

煤炭分布状况会对煤炭开采工艺产生直接影响。多数煤矿的资源分布状态比較复杂，并且周边环境存在多样性，所以在浅层开采的煤矿中，煤矿的巷道挖掘多为单巷形式。结合我国煤矿开采实际可以认识到，开采使用的机械设备以转载机、悬臂式的掘进机以及单体锚杆钻机为主。这些功能各异的设备分布在煤矿开采和处理的各个过程，是煤炭生产中的基本工具，也是自动化技术应用的具体对象。就目前而言，上述设备受到技术性原因的限制，还足以最大限度的提高煤炭开采效率，所以在综掘工作面的自动化研究，还需要更加深入的进行，才能实现煤矿开采自动化系统的建设。最后还需要兼顾的便是掘进后的支护问题，对于支护方式的使用，不能单独依赖一种支护措施，转而应当通过多种支护方式共同构建支护安全体系。

三、自动控制系统模型

总结上文中提到的自动化系统概况和系统具体应用技术的分析，可以对系统模型整体架构产生基本认识。在自动控制模型构建中，应当优先分析支护作业和其他掘进行为中的问题，这样才能对控制系统的建立和改善产生有效作用，实现自动化理论和生产技术的有机结合，从而最大限度的提高自动控制系统整体工作性能。各个工作环节的紧密衔接是实现系统安全和效率的基本要求，针对各项设备的操作与配合也应当进行合理思考。

四、需要解决的关键技术

1.运输自动化技术

运输队煤矿掘进工作的重要性不言而喻，借助不断进步的各项技术，运输过程的自动化水平也在逐渐提高。运输自动化不仅可以有效提高采掘效率，还可在一定程度上协助支护作业的展开。出于维护生产安全方面得考虑，煤炭巷道挖掘需要消耗大量支护材料。所以，应当通过合理方法实现运输自动化和高效化。例如在使用运输胶带时，可以使用底带运输支护材料，以求促进运输自动化的实现。

2.掘锚机组自动化技术

我国煤矿生产地质环境整体呈现出复杂状态，所以煤巷掘进的风险性也相对较大。想要在这种环境下实现掘进工作面自动化，就要对掘进和支护作业的整体能力进行强化。掘锚联合机组自动化技术是实现工艺优化的有效途径。实现掘锚机组自动化后，掘进工作的适应性会得到显著提升，尤其是在自动化平行作业方面。

3.锚杆支护自动化技术

大型企业采掘煤矿时，通常会选择具备高效率的重型设备，从某种角度来说这种操作方式推动了煤矿生产行业机械化的发展，但从安全角度来看，这种生产方式存在诸多不合理之处。虽然重型设备工作产出煤炭数量巨大，但是粗糙的掘进行为会导致巷道断面增大以及瓦斯涌出过大，从而加强安全维护的工作负担。为了有效解决这些问题，应当注重锚杆支护自动化技术的发展与应用，以此满足稳定巷道的生产需要。

4.掘进机自动化技术

掘进机是掘进工作面中最基础，也是最重要的设备。实现掘进机的自动控制是相关研究方面的核心内容。当然，在掘进机实际使用中，应当根据地质类型的差异做出技术性调整，否则便会对生产效率的提高产生消极影响。

5.掘进工作面信息传输技术

掘进工作面控制系统的合理运行需要各设备反馈信息作为支持，为了稳定、准确的获得设备运行信息，应当强化掘进工作面信息传输能力。根据煤矿生产环境的复杂性，应对信息传输技术的具体选择进行调整，尽可能选择支持PPPoE技术的网关来进行传输的工作，以便控制系统的有序运行。

6.安全保障监控技术

安全贯穿于生产全过程，实现煤矿掘进工作面自动化离不开安全保障的支持。在各项安全保障技术中，应当注重监控技术的应用。在生产活动中，监控技术应用的对象主要集中于设备和环境。许多煤矿采掘事故的产生都与设备故障有关，借助监控技术对设备运行数据进行实时监控，可以为工作人员的检修提供技术支持，从而有效减少事故发生概率。在环境监控方面，应当通过加装温湿度监控仪器以及瓦斯浓度报警器等设备加强安全保障能力。

五、结束语

总而言之，对于煤炭挖掘工作面自动化技术的具体应用，相关单位应当从全面的角度进行分析。在对煤巷挖掘中的各个工作环节形成正确认识后，再着手于掘进工作面自动控制系统模型的设计。只有通过这种方法，才能发现并解决自动化技术实际应用中存在的各项问题。

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（作者单位：赵官镇赵官煤矿综掘二区）