基于煤矿采煤技术的发展与采煤自动化技术的实践研究

＊庞 磊

（山西焦煤集团西山煤电马兰矿 山西 030205）

近些年我国的煤矿开采事业发展呈现出了腾飞趋势，煤矿开采企业引进了计算机技术，向着自动化、智能化的方向转型，煤矿开采的质量效率大幅度提高，节约了人工成本投入，提高了开采质量、开采效率。在快速发展的时期，我国的社会生产工业建设对能源的需求量持续的增长，煤矿采煤技术也要随之升级，进一步的实现技术创新，提高煤矿采煤工作的质量和效率。面临着复杂的采煤环境，煤矿采煤技术应用有必要向着自动化的方向进行创新，满足社会的煤炭资源需求，在技术创新中，加强对能源的开发有效利用，推动我国社会建设的可持续发展。

1.煤矿采煤技术的发展现状

煤矿企业目前正处于快速发展的阶段，在市场经济体制的环境下，煤炭企业从内部的采煤技术创新和优化着手，改善了煤矿企业的内部结构，在持续的创新中，企业面临着激烈的竞争环境，在采煤技术应用的效果方面体现出了不同的差异性。利用采煤技术，部分企业已经实现了全机械建设的目标，采煤的速度快，机械化水平、自动化水平高，还有部分企业仍旧在人工采煤的方式下进行生产，所处的阶段较为落后。采煤自动化技术的应用，是对传统的技术弊端进行改进的一项技术创新策略，利用采煤自动化技术，可以提高施工质量、施工效率，确保采煤工作的稳定性，提高开采效率。

目前我国的煤矿采煤技术应用和发展中已经引进了各种不同类型的机电设备，每年我国的采煤总量达到了4×105t。我国的地域辽阔，地质条件具有一定的特殊性，部分技术在某些地区内的应用是无法实现的，例如在地质情况较为特殊的区域内，液压支架电液控制技术的应用就具有局限性。因此在煤矿开采的过程中需要以因地制宜为原则，了解实际的开采情况、开采需求、地质情况，选择最佳的煤矿采煤技术，加强对资源的开发和利用，将自动化技术引进到煤矿采煤的工作中，提高煤矿采煤的智能化水平，采煤自动化检测系统框架见图1。

图1 采煤自动化检测系统框架图

在不同的设备中，用设备设施的功能优势，扩大我国的采煤规模，改变传统的人工采煤模式，提高采煤自动化水平。监控整个煤矿的生产过程开采细节，煤矿开采作业本身具有一定的危险性，随着煤矿开采作业中深度的逐渐增加，危险系数也会随之增长，安全防护措施是必不可少的。在自动化技术应用中，煤矿开采的安全性和稳定性研究工作仍旧有待进一步的推进，以提高生产效率、营造良好的生产环境为目的，开启新的篇章，推动中国煤矿开采工作的机械化、智能化发展[1]。

2.煤矿采煤技术发展的原则

(1)性价比原则

煤矿采煤技术的发展和实践探索中，从采煤自动化的技术升级视角，要在采煤技术发展方面遵循着性价比的原则，加强对采煤技术的创新优化，煤炭行业作为我国的传统行业、支柱型产业，在能源开采方面担负着重要的社会职责和产业使命，占据着社会关键的地位，具有不可替代的产业优势。目前在煤矿企业的建设和发展中，由于市场经济体制的改变和行业竞争的逐渐加剧，煤炭企业面临的压力也有所提高，为了企业的长远发展，提高企业的经济效益，煤炭企业需要从综合考量的视角，对生产成本和生产利润进行整合、分析。

遵循性价比的原则，提高煤矿企业的采煤技术应用水平，用具有良好性价比的采煤技术，加强采煤技术的自动化升级和创新，在保证煤矿企业的生产安全、生产效益的前提下，最大限度的节约成本，提高煤矿采煤工作的质量效率，优化开采效益，为企业创造更高的盈利空间，实现经济效益、综合效益最大化的目标。

(2)采出率原则

煤矿企业在发展过程中，提高采出率，不仅是节约资源的措施，也是满足国家发展需求的必要战略决策，煤矿企业要提高采出率，在采煤技术的发展中，遵循着高采出率的原则对技术进行升级、应用。煤炭资源作为一种必要的社会能源，具有不可再生性，在传统的技术应用中，用人工采煤的技术模式，企业的经济效益水平是有限的，不仅难以实现利润最大化，而且还形成了大量的资源浪费、成本投入问题，采出率不理想。

在煤矿采煤作业的过程中，结合生产目标、生产现状，引进采煤自动化技术，需要进一步的升级采煤技术的应用理念，改进落后的采煤技术应用形式，对人工采煤技术进行改造，坚持高采出率的原则，防范资源浪费，提高煤矿企业的生产水平，优化煤矿采煤的技术应用成果。

(3)安全原则

在煤矿生产中存在着大量的未知因素，因为煤矿井下的环境复杂程度较高，安全风险大，在未知因素的干扰下，煤矿生产有可能会形成安全事件问题，引起安全事故。安全问题的严重程度、类型各有不同，但通常都会对煤矿企业的经济效益和工作人员的生命安全造成威胁，因此国家政府部门和煤矿开采企业，始终对安全问题是高度重视的态度。

以人工参与的模式为主，运用采煤技术时，精确性不足，误差风险高，安全隐患大，容易出现人员伤亡等安全事故问题，引进自动化技术降低人力资源投入，遵循着安全性的原则，是煤矿采煤技术发展的主要方向。在安全性原则下，展开煤矿的采煤活动，进行安全生产，加强对煤矿采煤技术的升级和创新，以保证人员的生命安全为最终的落脚点，增强煤矿采煤技术的应用水平、应用效能，实现安全生产技术创新的目标[2]。

3.煤矿采煤自动化技术的具体应用策略

(1)生产环节

在生产环节中利用采煤自动化技术，首先需要在生产环节的调研中，了解生产情况，和发达国家相比，我国的煤矿技术水平和先进的国家之间存在着一定的差异性，仍旧还有进步的空间、发展的平台。煤矿企业在生产和经营过程中，对于其他国家的先进技术进行了借鉴，参照其他国家在煤矿生产中的优秀案例，融合了自动化生产技术，提高了机械化生产水平、生产效益。采煤自动化技术的生产水平较高，在各个生产环节中，提高了生产质量，也带来了不同程度的问题。在煤矿开采工作中，要以提高生产效率作为最终的目标，将采煤自动化技术应用到各个生产环节中，推动行业的转型创新。

例如借助无人操作、远程控制等自动化技术，需要在明确开采工作行进方向的基础之上，提高整体的采煤机械设备生产效率，增强采煤机械设备的负载性能，提高运输速度，把控运输环节的进度，确保运输的速度达到理想的目标，增强采煤工程的生产效率。用自动化采集技术，对检测到的数据信息进行分析，上传到计算机的系统中，在数据的分析环节，对采集到的数据资源进行分解，合理的运用数据资源，得出当前开采情况的结论。了解开采情况，对数据进行运用，制定可行的煤矿生产计划和方案，在不同的生产环节中，利用采煤自动化技术提高煤矿作业的生产效率，实现先进技术、自动化技术的有机融合，促进煤矿采煤技术的创新发展，推动产业升级[3]。

(2)自动化控制系统应用

构建起自动化控制系统，借助先进的煤矿采煤技术，实现自动化生产，要向着智能化的方向展开持续的探索，发挥出自动化控制系统的功能，在产品自动控制系统的运行过程中，采煤设备是否能够稳定、正常、高效率的运转，决定了生产效益。因此利用自动化控制技术的过程中，需要做好实时监测、实时控制工作，了解采煤设备的运行情况、生产状态，在进行实时监测活动的过程中，对采煤机的运行情况加强监管、分析。及时发现其中存在的故障问题，并结合故障原因、故障的地点、发出警报，向相关的人员传递预警信号，对故障隐患问题进行在线的分析、诊断，制定可行的故障治理策略。构建自动化控制系统，在对现场进行监控的基础之上，还需要从远程监控的视角，加强对设备运转情况的监督管理。

确保设备运行的稳定性，提高设备设施的运行效益、操作水平，在远程控制中利用代码输入和特定信号相结合的方式，在各种机械设备的运行中，实施全过程、全方位的监管工作。综合开采作业中，利用到了多种不同类型的机械设备，例如控制液压支架、移动液压支架时，要将液压支架放置在准确的作业点，指定具体的位置，为后续的煤炭开采工作创造良好的条件。在煤炭开采的过程中，利用自动控制系统，可以对采煤的频率和速度进行有效的控制，根据煤炭的生产条件、实际环境和煤炭的质量情况，对采煤的速度进行调整，用远程操作的形式，完成有关的操作，明确压力点，找到准确的受力点，提高煤炭开采工作的质量[4]。

(3)采煤作业应用

以煤炭开采企业A为例，该企业使用的是横向多电机布局的模式，在采煤生产中，通过与变频调速机载式、无链轨道的连接和牵引，进行布局和生产，由双电缆为煤矿采煤作业提供电力资源的支持。计算机和双电缆的有机融合下，可以实现高效率的操作，提高对煤矿采煤活动的控制效果。目前在该企业当中大多数的中采设备都是彼此分离开的，实现了独立安装，附属关系被切断，设备的牵引系统的功能稳定性强，可以为煤炭运输提供稳定的牵引力支持，采煤工作的适应性强，即使地理环境的平整性不足，也可以提高运输的稳定性，保证稳定生产。在采煤作业中运用自动化技术时，第一步就是要在自动化设备的选择中，确保设备设施应用的合理性。

选择自动化设备，是决定采煤作业质量的关键，了解自动化综采设备的结构特点、性能特点。在采煤作业中利用自动化技术时应结合设备设施的具体应用情况，对开采煤层的特点加强了解和掌握，遵循着经济性的原则，合理的选择自动化技术和机械开采设备。在采煤自动化控制系统中，见图2，全过程的进行在线检测传输有关的信息，用人工的方式对界面进行控制，可以对可能发生的故障问题进行预测和分析，利用监控系统远程传输系统，实现自动化的生产控制目标。例如在不同煤层的采煤工作作业时，自动控制系统可以自动的调整系统的生产模式，根据对煤层硬度的分析，实现自动化的调整，智能判断应急问题[5]。

图2 采煤自动化控制系统

(4)引进自动化监控设备

在利用自动化监控设备的环节，PLC技术是应用最为广泛的一项技术手段，PLC技术的应用下，自动化监控设备的运行不仅可以共享信息，而且处于协调运行的状态下，机械设备的管理水平较高。PLC技术具有先进性、智能性，在监控操作的过程中，PLC技术的应用体现出了较强的可行性优势，PLC技术的应用过程中，人员坚守岗位的模式得到改造，利用智能化设备代替人工操作的形式，降低了人力资源的成本投入，减轻了人员的工作压力，保障了人员的人身安全，创建起了安全、稳定的生产环境。

构建自动化控制系统的过程中，利用信息化技术，对数据信息进行收集、分析，了解数据信息的收集情况，对计算机数据的传输稳定性加强把握，保证各项运行环节的稳定性，处于正常的操作状态下，再进行后续的编程工作。PLC技术的应用在编程过程中，发挥了智能化的功能，结束了编程之后，PLC技术的支持下，系统会发出信息指令，形成自动化运行的模式和效果，增强了自动化运行、一体化运行的效能。该过程中，对设备运行过程中存在的隐患问题、故障问题进行监管时，自动化监控系统的运行可以及时发现故障、排除故障，优化设备的应用价值，为企业的发展创造更高的经济效益[6]。

4.结论

综上所述，我国社会在建设和发展中经济水平持续提高，社会运转中对于能源的需求量有所增长，煤矿开采行业在发展中要把握关键的战略决策主线，对社会的煤炭资源需求加强把握，结合影响煤矿开采质量和效率的各项因素，把握煤矿采煤技术的发展原则，将自动化的理念运用到采煤技术的应用中，提高开采效率，不断地改进落后的局面，增强煤矿采煤技术的创新竞争力。