机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用研究

王晓林

摘要：基于中国煤矿行业的发展现状，结合煤矿掘进工作面自动化技术的概况，重点分析了机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用方式，以供参考。

关键词：煤矿;机电自动化;掘进工作面;截割技术

随着科学技术的不断进步，煤矿开采技术也得到了长足发展，尤其是自动化技术。在煤矿掘进工作面中科学应用机电自动化技术，不仅可有效保障工作人员的生命财产安全，还可大大提升煤矿掘进工作的效率和效果。因此，本课题对机电自动化技术在煤矿掘进工作面中应用方式的研究具有现实意义。

1中国煤矿行业发展现状

随着科学技术的不断进步，通讯技术、信息技术、机电自动化技术及微电子技术等一系列高科技均在煤矿行业实现了广泛应用，大幅提升了煤矿开采工作的效率，推动了煤矿企业的进一步发展。现阶段，中国煤矿行业已达到了世界领先水平，不但煤矿日产量远超世界各国，而且煤矿装备量也达到了千万吨级别。但必须认识到，虽然中国煤矿行业已取得了较为突出的成绩，仍存在不少问题，例如安全事故频发、煤矿掘进工作面技术落后等，这些问题在很大程度上阻碍了煤矿行业的发展，因此，在以后的发展过程中，煤矿行业必须提高对上述问题的重视并加以妥善解决。

2煤矿掘进工作面自动化技术的概述

对于煤矿开采作业而言，掘进是一项错综复杂的系统作业，这是因为虽然中国煤炭资源十分丰富，但由于地质条件的复杂，煤矿掘进工作不仅危险性较高，而且作业效率低下。现阶段，煤矿掘进工作的基本模式为单项掘进，应用设备包括通风除尘机、转载机及悬臂式掘进机等，主要作业任务为开采煤、截割煤及装载煤。当前，中国煤矿生产已步入深井作业阶段，煤矿掘进工作中需应用到大量的机械设备，但这些设备对工作环境的要求都十分高，若作业环境未达到应用标准，那么设备也难以正常运行。而在煤矿掘进工作面中运用自动化技术，可有效把握掘进工作过程中的各类参数，以此来实现掘进作业的自动化运转，进而提升煤矿掘进工作效率，大幅提高煤矿企业的经济收益。

3机电自动化技术的具体运用

3. 1岩层探识技术。想要保证煤矿开采作业的顺利进行，首先要做的就是探查和识别岩层，可以说，岩层探识的质量直接决定了煤矿生产的效率。一般情况下，岩层和煤层的识别效果取决于煤矿掘进机的截割负载能力，即掘进机的煤矿截割作业效率。当煤矿掘进机对岩层和煤层开展煤矿截割作业时，油缸的旋转速率、截割产生的电流以及升降过程中形成的压力都会在很大程度上影响着对岩层和煤层的识别效果。煤矿掘进机主要是通过分析同一巷道不同层面中所获取的截割参数，以对岩层与煤层进行有效识别，在这一过程中，沿着底板进行截割，若岩石位于底板截割轨迹之上，那么就可判断其为夹矸，该种情况下，可通过把控电磁比例阀以实现截割作业的正常进行;而若岩石位于底板截割轨迹之下，那么就可判断其为底板，此时可应用截割头完成预定作业，直至发现储煤层。

3.2截割技术。在煤矿掘进作业过程中，实现传感器技术、自动截割技术、运动把控技术以及数控加工技术的有机结合，工作人员可有效獲取截割头的动态位置坐标、作业轨迹以及运动方向，并以此为基础对掘进机作业进行调整。在开展巷道工作时，掘进机主要包括对心和偏心两种作业状态。当掘进机处于对心作业状态时，工作人员只需按照常规的操作方式进行作业即可;若在实际的作业过程中，掘进机受到不平衡作用力的影响，那么其作业轨迹极有可能会偏离预定轨道，进而会引发振动或噪声等一系列问题，此时工作人员便应对截割面的运动轨迹以及作业参数进行相应的调整，以保证截割头完成预期作业任务。与此同时，为了进一步提升截割作业的精确度，工作人员可以应用DSP运动把控技术实现闭环把控。例如：若想明确截割面的具体尺寸规格，首先依据截割的作业范围，具体来说就是以回转台为中心的切割球投在巷道横截面上的圆形投影，只要确保实际的截割作业范围在投影区域之内，即使工作位置改变，掘进机也能实现截割作业的顺利完成;随后将作业参数导入DSP设备中，以此来明确具体的循环次数和作业轨迹。

3.3环境监控技术。对于煤矿掘进作业而言，通过实时监控施工环境，工作人员便可及时获取工作面的相关参数信息，例如掘进作业速度或者孔隙水压等，随后利用计算机对实际作业情况进行模拟，以为工作人员的决策工作提供有力的支持。一般情况下，工作人员借助上位机对可编程控制器的实时数据进行收集，应用组态软件进行监控，其主要功能有收集、处理和储存数据以及显示参数等，上位机应用PC机，而下位机则应用PLC把控系统和现场从站，最后应用相关人机交互软件实现对地表沉降量的观测。

3.4自动掘锚一体化技术。以往的煤矿掘进作业中，支护环节往往采用的是一掘一支手段，具体来说就是将掘进作业与支护作业相分离，使两者不在同一时间开展，而该种支护手段不仅大大影响了掘进作业的效率，还加重了工作人员的作业任务，安全风险也较高。而在支护环节应用自动掘锚一体化技术，则可有效提升作业效果，保障施工人员的生命安全。所谓的“自动掘锚一体化技术”，就是指在掘进机上配置锚护装置，在不退机的基础上实现顶帮锚索的支护作业。这一装置主要由管路、顶 架、换向阀、升降油缸、分流集油阀以及绳索油缸等多个部件构成，应用掘进机本身的液压系统，以实现支护油路的切换，从而达到预期的支护目的。在完成支护操作后，工作人员可利用液压阀实现作业油路的切换，此时支护作业不会对掘进工作造成任何影响，而且切换操作十分便利可靠。

4电气设备局部接地保护安装和管理优化措施

4. 1选择恰当的接地点。在矿井生产过程中，为了保证接地极安装的有效性，必须合理确定电气设备接地安装的地点。相关人员可在移动变电站、中央变电所和采区变电所等配电区域合理选择安装地点。

4.2制作恰当的局部接地极。在确定好安装地点之后，相关人员应当结合不同地点的特点来开展接地极的安装工作。一般会选择将其安装在水沟内，同时接地极的厚度在3mm以上，面积不小于0.6mm2。

4. 3合理选择局部接地线的材料。实际施工过程中，必须加强对局部接地线材料的重视，根据接地线所处地域和用法的不同，所选择的局部接地线的材料等也会存在差异。一般来说，应选择截面面积在25mm2以上的铜线作为常用的接地线。当使用的接地线材料为镀锌铁线时，则截面面积要控制在50mm2以上才能满足各项要求。

4.4规范接地极和接地线的连接形式。一般来说，接地线和接地极连接过程中主要采用焊接和螺丝连接。为了保证焊接方式可以发挥其应用的效果，在应用过程中应当加强对加固工作的重视，焊接后接地线和接地极之间的牢固性也应得到有效保证。为了进一步保证焊接的有效性，应当将焊接使用的镀锌螺栓的直径控制在10 mm以上，将焊接的效果更好地发挥出来。在此基础上，电气设备的局部接地强度可以得到有效保障，煤矿井下作业的安全也能得到保证。

5结语

煤矿井下电气设备的安装和管理工作在开展过程中涉及诸多问题，相关人员必须加强对电气设备接地工作的重视，明确不同区域的接地设备在安装过程中存在的问题和应当采取的解决措施，推动各项工作按照计划合理开展，保障煤矿井下作业的安全。

参考文献：

[1]煤矿生产中机电技术管理的运用研究[J].赵阳.内蒙古煤炭经济.2017（21）.