煤矿井下自动综采技术的应用

（晋能控股集团雁崖煤业公司综采一队 山西 037003）

在矿井采煤综采作业过程中，煤矿井下综采技术为核心技术之一，在技术落实到位的条件下，可以提升综采作业的效率及安全性。和传统综采作业模式比较，自动综采技术的应用，可减轻人力工作负荷，缩短工期，保证作业经济效益的提升。与此同时，煤矿井下自动综采技术融合了自动控制技术、传感器监测技术、故障诊断技术等，多技术融合应用，保证了煤矿井下综采作业的可行性及安全性[1]。由此可见，本文围绕“煤矿井下自动综采技术的应用”进行分析研究具备一定的价值意义。

1.自动控制工艺流程相关内容概述

(1)自动控制工艺流程实施的目标

以煤矿井下综采作业工艺流程为依据，并根据自动化综采作业的实际需求，需对井下综采作业的工艺流程加以优化，使自动综采控制的需求得到有效满足。基于具体作业开展过程中，首要工作是对刮板输送机开始运转进行控制，在刮板输送机处于稳定运行状态之后，将采煤机上的喷雾降尘装置打开，然后实行降尘作业，进一步对采煤机启动，实施综采作业[2]。在采煤机运行的条件下，对于液压支架组的不同支架来说，需自动进行护帮板的撤离、移架及支护作业，使综采作业期间稳定支护的需求得到有效满足。

(2)自动控制工艺流程的实施要点

考虑到井下采煤机、刮板输送机、液压支架联动运行要求得到有效满足，基于联动运行当中，液压支架撤回护帮板、移架等作业环节，需与采煤机后侧滚筒保持大概14米的距离。然后对采煤机、刮板输送机、液压支架的联动控制工艺流程制定好，并加以实施。具体工艺流程如图1所示。

根据图1，如果采煤机朝煤壁尾部方向实施割煤作业，那么采煤机中心处在第28个液压支架的位置当中。考虑到联动运行的控制要求得到有效满足，系统能够对第36号液压支架进行控制，进一步实施撤回护帮板作业，使采煤机基于运行期间和护帮板出现相互干涉的情况得到有效预防控制[3]。然后，处在采煤机后侧的第17-21号液压支架开始实施移架作业，第15号液压支架则实施伸出护帮板支护作业；对于第1-10号液压支架实施支架推溜作业；但需注意的是，推溜与移架需避免同时进行，从而使防刮板输送机受力偏大而导致弯曲情况的发生得到有效避免。

图1 联动控制工艺流程示意图

此外，考虑到联合控制过程中，综采面综采作业效率得到有效提高，进一步使移架质量的稳定性得到有效保障，需实行反复多次配合调试，然后选取不留三角煤的端部斜切进刀方案；对于液压支架的移架方式，则选取单架顺序移架作业方式。

2.煤矿井下自动综采控制系统构成及作业要点分析

(1)系统构成

基于煤矿井下自动综采控制系统当中，通过上述提到的“三机”联合运行控制系统与液压支架工作状态调节控制系统，实行数据信息交换，并以控制系统，使各设备的控制得到有效实现[4]。对于其中的下位机系统来说，主要对设置于各综采设备当中的传感器进一步采集的运行信号进行收集，然后把信息传输至“三机”联合运行控制中心当中，在对监测数据进行分析及比较判断的基础上，了解相关设备的运行状态及后续运行势态。此外，以分析结果为依据，对下位机将调节控制指令发出，使综采面当中各种设备的运行状况得到有效控制。

(2)系统作业要点

①软件部分。对于煤矿井下自动综采控制系统，基于系统控制运行期间，软件部分具体要点包括：A.由液压支架应用设置于机架上的红外线传感器，确定和采煤机之间的位置关系，进一步把位置结果信息传输至联合控制中心当中；B.采煤机则经设置于机身当中的进给速度传感器与位移传感器，分析采煤机的运行方向及速度，进一步传输至联合控制中心当中；C.对于刮板输送机，则通过设置于驱动电机当中的电流传感器，把刮板输送机驱动电机的运行状态信号传输至联合控制中心当中；D.此外，联合控制中心，在综合判断综采机械设备位置信息及运行状态信息的基础上，对自动调整控制信号加以明确，然后将其传输至相应的设备当中，使设备的运行得到有效控制，进一步使整体综采面当中各个运行设备的联合控制得到有效实现。

②硬件部分。基于通信系统硬件部分，因煤矿井下巷道内空间存在狭小的特点，且处于高尘高湿、电磁环境复杂当中，所以对通信系统的要求颇高。即：针对通信系统，需高速、精确地传递各监测传感器的监测数据，与此同时需确保控制数据信息在传输过程中的安全性。值得注意的是，基于煤矿综采自动控制数据通讯结构当中，具备完善的现场数据采集、传输交互通信子系统，联合控制中心和各传感器设备之间则应用了工业现场总线技术，起到对终端之间的视频与数据进行监测传输的目标[5]。对于井下控制中心与地面控制中心来说，经工业以太网完成连接操作，以此保证数据传输的效率及安全性。此外，基于各通讯接口之间，实施RS422数据通讯协议，使数据之间的点对点通讯得到有效实现。

3.煤矿井下自动综采技术的应用分析

如前所述，对煤矿井下自动综采系统构成及作业要点均有了一定程度的了解。而从煤矿井下自动综采作业效率及质量提高角度考虑，还有必要掌握煤矿井下自动综采技术的具体应用要点。总结起来，具体应用要点如下：

（1）防片帮自动控制技术应用。基于煤矿井下自动综采作业开展期间，因受到煤层应力路径效应的影响，采煤机会导致煤壁发生滑移失稳及拉裂破坏隐患，进一步导致片帮出现异常的状态。经煤层在受力期间出现的“拉裂-滑移”机理知晓，如果能够使片帮异常得到有效避免，有必要合理控制煤层拉裂及滑移失稳等安全隐患问题。在实际预防控制工作开展过程中，需实时监测液压支架的初撑力，保证综采期间支护压力的稳定性，避免顶板发生下沉问题；与此同时，需自动压力监测支护的护帮板，保证护板上具备充足的支撑梁与护板面积，使空帮问题的出现得到有效避免；如果有片帮情况发生，则需及时调整护帮板的支护状态，使防护效果得到有效增强。

要想使综采作业的防片帮控制得到有效实现，需将采煤机与液压支架的联合运行控制作为核心控制要点，实时监测采煤机与液压支架基于运行期间的位置状态，然后以不同编号的液压支架和采煤机之间的位置关系为依据，对各液压支架基于采煤机附近护帮板的收放状态加以控制，使液压支架的跟机自动调整得到有效实现。

此外，考虑到防片控制的精准度，通常需使用对一级护帮板、二级护帮板分开控制的方式，分别落实行程控制、压力控制，保证基于综采作业期间，煤壁可以及时得到支护，使片帮异常的发生得到有效预防控制。

（2）综采面底软自动控制技术应用。基于综采面底板硬度比较差且软弱的地面，液压支架的支护状态会在综采作业逐步进行的情况下不断发生变化。传统作业模式下，主要通过人工定时的模式，确定、调整液压支架的支护状态，效率低，且易发生支护失稳的情况，进而易使综采作业出现比较大的安全隐患问题。所以，针对硬度比较差的综采面，需采取模拟人工智能化处理的模式，然后实施自动化控制处理。一方面，针对不同底板硬度条件下的支护调节情况加以明确，使人工记忆支护逻辑得到有效形成[6]。另一方面，基于综采作业开展过程中，需分析支护区域的底板硬度，对相对应的记忆支护逻辑进行有针对性地设置。此外，考虑到液压支架基于软地面的灵活性得到有效保证，需基于支架移架期间对降架时间、移架步距时间、拉长移架时间延长，从而使液压支架基于调整期间出现不稳定性的情况得到有效预防控制。此外，在对液压支架的移架流程进行简化处理的基础上，可以使液压支架基于移架与支护期间出现的不稳定性问题得到有效解决。

4.结语

综上所述，煤矿井下自动综采技术的应用，可提高煤矿井下自动综采工作的效率及质量。所以，需优化自动控制工艺流程，了解煤矿井下自动综采控制系统构成及应用要点，进一步把控防片帮自动控制技术及综采面底软自动控制技术的应用。此外，本人认为还需要掌握煤矿井下自动化喷雾降尘技术、采煤机自动化综采截割控制系统技术的应用，以此全面提升煤矿井下自动综采技术的应用效率及质量，从而促进煤矿井下作业综合效益的提升。