煤矿采煤中自动化技术的应用

李伟

摘 要：在煤矿生产中，采煤作业居于核心地位。但采煤作业必须在复杂的井下环境中进行，危险系数极高;而且采煤作业的劳动强度极大，长时间的采煤作业还会严重伤害采煤人员的身体健康。在采煤作业中应用自动化技术，则可以降低采煤作业的风险，并且提升采煤作业的效率。本文将就此方面展开论述。

关键词：煤矿;采煤;自动化技术;应用

在煤矿生产中，采煤作业居于核心地位。但长期以来，各地煤矿实行粗放式采煤作业，机械化程度低、井下作业时间长、生产效率却长期难以提高。因此，应当在采煤作业中主动应用自动化技术。

一、在采煤作业中应用自动化技术的意义

采煤作业必须在复杂的井下环境中进行，采煤人员必须在40℃～60℃的井下高温中工作，并时刻面对甲烷、二氧化硫、一氧化碳、硫化氢、二氧化氮、氨气、氡气等十多种有害气体，在井下作业中，还可能出现瓦斯突出、冲击地压、地下水涌出等各种意外情况[1]。因此，井下采煤作业的危险系数极高;而且采煤作业的劳动强度极大，长时间的采煤作业会严重伤害采煤人员的身体健康（风湿病、肺尘病已经成为采煤人员的职业病）。——在采煤作业中应用自动化技术，可以有效降低采煤作业的风险，降低百万吨死亡率，并且提升采煤作业的效率，提升采煤作业的经济效益。

二、自动化技术在煤矿采煤中的应用

薄煤层开采，是长期困扰采煤作业的一个难题。众所周知，薄煤层厚度较低（往往小于1.7米）、工作采高小，难以投入大批采煤人员进行井下作业。——应用自动化技术，实行无人工作面采煤，则可以解决这一难题。

目前，国内已经有煤矿企业进行了无人工作面采煤试验，并获取了圆满成功。进行无人工作面采煤，需要使用配有FACEBOSS系统的自动化采煤机，并在采煤机上安装姿态传感器、倾角传感器、红外发射器;还要在薄煤层矿井内每个液压支架上安装红外发射器[2]。——自动化采煤机进入矿井，推进到某一液压支架附近，接收到液压支架发出的红外信号;采煤机便能自行确定运行的位置，并根据该位置的煤厚动态自动计算当前采煤机前滚筒的采高和后滚筒的下切量。在采煤机沿平行煤壁或垂直煤壁方向开始自动采煤作业时，姿态传感器则确定采煤机沿平行煤壁和垂直煤壁方向的倾角，用以补偿因煤层倾角变化影响的采煤机的挖底和采高量。

国内某煤矿薄煤层工作面，有176架液压支架，采用无人工作面采煤，具体程序如下：①采煤机进入工作面，向左进行第一轮采煤作业，从第7根液压支架处开始采煤，至第28根液压支架住停止;②采煤机推进到第28根液压支架住后停止作业，向右转向，开始第二轮采煤作业，从第28根液压支架处开始采煤，至第7根液压支架住停止;③采煤机推进到第7根液压支架住后停止作业，向左转向，开始第三轮采煤作业，从第7根液压支架处开始采煤，至第171根液压支架住停止;④采煤机推进到第171根液压支架住后停止作业，向右转向，开始第四轮采煤作业，从第171根液压支架处开始采煤，至第148根液压支架住停止;⑤采煤机推进到第148根液压支架住停止作业，向左转向，开始第五轮采煤作业，从第148根液压支架住开始采煤，至第171根液压支架住停止;⑥采煤机推进到第171根液压支架住停止作业，向右转向，开始第六輪采煤作业，从第171根液压支架住开始采煤，至第7根液压支架住停止。如此循环推进，在整个无人工作面采煤过程中，地面的操作人员通过主控计算机实时获取采煤机的位置，对采煤机进行远程监控[3]。

三、展望采煤自动化技术未来的发展

尽管国内采煤自动化技术取得了一定的进展，但总的来看，国内采煤自动化技术与发达国家相比仍存在着较大的差距;这也意味着国内采煤自动化技术还有极大的上升空间。

展望采煤自动化技术未来的发展，我们认为：采煤自动化技术将向机器人采煤与物联网采煤融合的方向发展。所谓机器人采煤，指的是采煤作业中使用全自动化刨煤机，根据计算机设定的深度对煤层进行自动截割（目前，在德国、美国等发达国家，已经广泛采用全自动化刨煤机[4]）;所谓物联网采煤，指的是在采煤作业中广泛使用物联网技术：在井下及井下机械设备、液压支架上大量设置无线射频传感器、静态传感器、动态传感器，构建物联网感知层;使用移动通信技术、M2M技术，构建高效的传输层;使用大数据技术、云计算技术、人工智能技术，构建物联网应用层与服务层，而后实施精细化的采煤作业。——将机器人采煤与物联网采煤融合起来，通过物联网，利用无线射频传感器掌握井下的各种参数，采用远程通信技术、自主定位技术、自动导航技术来控制机器人进行精细化采煤，利用无线射频传感器、静态传感器、动态传感器掌握机器人的实时运行状态并不断进行动态调整，必将进一步提高采煤作业的效率。

结束语

采煤作业，伴随着现代工业技术发展而出现。所以，采煤作业也将随着当代工业技术的发展而不断向前发展。在采煤作业中应用自动化技术，必将大幅提升采煤作业的效率，并推动我国煤矿生产转型升级。因此，这方面的问题值得我们进一步深入研究。

参考文献

[1]高燕京.采煤机自动化及智能化控制技术分析[J].当代化工研究，http：//kns.cnki.net/kcms 2020（13）：68-69.

[2]杨永亮.煤矿采煤技术发展与采煤自动化技术[J].石化技术，2020，27（06）：364-365.

[3]王超.矿井采煤机自动化控制系统的设计与应用[J].机械管理开发，2020，35（05）：226-227+275.

[4]白会琼.谈煤矿采煤技术的发展与自动化技术的应用[J].智能城市，2018，4（24）：55-56.