浅谈煤矿开采中机械自动化技术的应用及发展

阚玉华

（安徽恒源煤电股份有限公司任楼煤矿，安徽 淮北 235123）

煤矿行业开采过程中，安全性和稳定性是基本原则，近年来，结合整体资源需求分析，煤炭资源尽管在清洁性和环保等方面存在明显弊端，但出于成本和技术成熟度等综合性思考，仍占据能源市场大量份额，基于此，关于煤矿开采的技术研究和质量优化策略研究仍受研究人员关注，且为了贴合新时期节能环保主题，还深入探索降低不必要损耗、提升开采效率的可行路径，而将机械自动化技术融入煤矿开采中，简化人工操作步骤，实现机械自动化技术全覆盖，是实现上述目标的可行策略，在此种背景下，探索机械自动化在煤矿开采中的应用和未来发展具有现实意义。

1 煤矿开采以及机械自动化技术的发展现状

1.1 煤矿开采的发展现状

自从改革开放后，基于我国工业发展需求，煤矿资源一直是关注重点，对煤炭的需求量逐渐增加，随着我国各领域发展日益完善，关于煤炭资源开采效率低下及开采质量较弱等问题愈发受到关注，再加上环境保护、绿色发展等目标的提出，煤炭资源使用过程中存在的弊端暴露更加明显，上述几点问题成为制约煤炭行业发展的桎梏。

在经济迅速发展的背景下，煤炭行业不断进行变革，推动行业发展方向转变，但从实际效果来看，与发达国家存在明显差距。以煤矿开采为例，我国自主采煤技术与国际发达国家难以匹敌，之间差异主要集中在以下4点内容：（1）乱挖乱采问题仍较为显著。由于法律体系不完善、政府监管存在漏洞等制约，部分区域仍存在为了追求经济效益，私下准许非法煤矿开采活动存在，过度开采使得当地的煤炭资源大幅度下降，再加上非法开采多半技术水平不到位，管理维护存在短板，势必会导致煤炭资源浪费问题存在，长此以往，很容易出现区域性没他资源短缺问题，而部分区域出现煤炭资源短缺，市场价格会随之出现波动，吸引更多非法开采者私下挖掘开采，形成恶性循环，这不仅加大了安全危险系数，也对我国煤矿资源造成了难以弥补的损害。（2）煤矿开采工作人员专业性不足。从实际情况来看，大多数从事煤矿开采的工作人员受教育水平低下，根本不具备专业知识及安全意识，在实际工作时，很难生成安全意识、责任意识和持续化发展意识，此时浪费严重、开采不规范等现象频繁出现，再加上监管不足，很容易存在安全隐患。（3）技术创新水平相对较差。当前，我国自主研发的开采工作研发水平与国外先进水准存在差距，很多设备和技术更多是从国外引进过来的，难以完全契合我国开采需求，尽管持续化推动采煤工艺研发实践、创新优化，并推动相关环节实现持续化革新，但较实现理想目标仍有很长的一段路要走。（4）环保理念、节能意识不足。从环保角度分析，当前我国煤矿开采中绿色发展理念融合应用不足，很多企业此方面研发较弱，其中智能化绿色开采和清洁高效应用煤炭是探索主要方向，我国在此方面还有很大的进步空间。

1.2 煤矿开采机械自动化技术的发展现状

社会进步离不开经济的发展和技术革新，而经济的迅速发展也无法脱离技术支持。我国发展过程中，工业一直是重要支柱型产业，工业发展的基础是动力能源，一直以来，煤炭都是最常用能源，基于此，煤矿的开采效率和质量是大众关注焦点，也是影响煤矿行业、工业发展的重要因素。随着技术研发成果持续化推陈出新，越来越多的新技术为行业进步奠定了基础。新时期机械化、自动化、智能化成为发展主题，这也为煤炭开采指明了新方向，大量的先进技术融入煤矿开采工作中，机械自动化煤矿开采成为研究核心，传统的手工作业模式被替代是必然趋势。

在长达多年的研究探索中，我国在此领域已经取得了一定的成果。尽管与国外煤矿机械自动化开采技术成熟国家相比处于弱势地位，技术手段落实、创新性不足、应用范围狭窄等问题较为明显，为了保证开采质量和提升效率，引进国外先进设备和技术极为常见。同时，我国在人才建设方面即管理方面也存在短板，当前高端创新型研发人员匮乏、扎实掌握管理理念及机械自动化发展理念的管理人才缺口大问题较为显著，我国从多方面构建完善的人才培养体系，培养人员创新意识，相信在不远的将来，我国在机械自动化开采领域会拥有更多的综合型人才，为智能化煤矿开采建设提供支持。

2 煤矿开采中机械自动化技术的应用

结合上文对当前我国煤矿开采和机械自动化技术的发展现状进行详细分析，对当前煤矿行业机械自动化发展水平有力较为全面的认识。具体来看，煤矿综采技术是实现机械自动化开采的最直观体现，在此以煤矿综采技术为基础分析具体应用过程。

2.1 装煤自动化

综采工作面中大量应用现代化技术，其中刮板输送机是核心，其是实现装煤机械自动化的关键。该设备的应用充分发挥机械优势，不仅加强了安全防护，还有效提升了开采效率。运行过程中，开启刮板运输机，利用自动化系统在采煤机之间构建信息共享通路，使得刮板输送机自动跟随采煤机运动，此时无须借助人力干预便可以实现自动化采煤装煤工序。但需要注意，应用时保证刮板输送机安全稳定运行是基础，只有维持机械正常运转，才能实现自动化装煤，如果机械设备出现故障，首要任务就是停机停产，然后安排专人进行系统性检查维护，最后确定故障位置、产生来源及解决方案，维修完成之后，检验无误后才能继续开展生产作业。一般情况下，刮板输送机最容易出现问题的位置是链条牵引连接部位，一般情况下，为了保证刮板输送机的工作效率，其链条抗压能力极强，可有效抵御煤岩块体的冲击等外力作用，很难出现问题，更多的是连接部位出现磨损，所以日常定期做好维护保养有积极作用。

2.2 运煤自动化

运煤自动化已经在机械设备及先进技术支持下成为现实。当前，煤矿巷道中常见的皮带运输机就是支持运煤自动化的关键设备。皮带运输机是一种柔性运输设备，其在地下运输中具有难以比拟的优势，其中运输能力强、长时间运输、长距离运输等均是显著特点。同时，皮带运输机还具备安装方便、简单省力的优点，可在短时间内基于现场具体需求完成安装并投入使用，使用场景广泛。在应用过程中，依靠电机发挥效用，为设备提供动力，拖动皮带按照一定方向运动，此时，结合具体需求，科学调整皮带宽度和机械运输效率便可轻松实现自动化运煤目标。除此之外，随着新时期自动化技术实现突破，PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）得到了大面积应用，利用PLC实现自由化编程，从而对皮带运输机的运行过程实现全覆盖式管控，可以为设备安全、稳定、可靠运行夯实基础。

2.3 支护自动化

煤矿开采过程中顶板支护管理自动化也是一项重点研发内容，随着综采技术的出现，在综采工作面下，可借助机械实现自动化支护。实际应用时，发挥液压支架的性能优势，围绕液压支架的基本工作原理，科学调控液压支架的运动动作，实现“降架—移架—升架”过程自动化操控，这是自动化支护的基础。因此，在煤矿开采工作中，利用自动化系统在采煤机和液压支架之间构建信息通路，构建电液控制系统，预先结合开采工作具体步骤设定参数，例如，在回采完成时，依靠电液控制系统发出指令，控制液压支架降架，并指引采煤机带动液压支架向前移动到新开采为主，到达指定位置后，电液控制系统暂停采煤机动作，激发液压支架升架，按照标准进行支护，支护完成后，传达信号给电液控制系统，系统向采煤机传达工作指令，此时可继续进行开采工作，之后重复性进行上述步骤，可实现自动化支护控制。上述方案依靠机械自动化技术取代人工拖移机械设备，这对于大幅度提高工作效率、保证人员安全提供了支持。

3 煤矿开采中机械自动化技术未来发展分析

结合上文对煤矿开采中机械自动化技术应用的研究，可对未来发展方向有一定的了解，新时期煤炭行业发展，如表1所示，在此结合现状和实际应用情况，对煤矿开采机械自动化技术的未来发展提出2点意见。

表1 新时期煤炭行业发展过程总结

3.1 越来越多的现代化技术融入其中，推动智能化水平提升

目前，机械自动化应用主要集中在机械联合应用、自动化控制系统研发两方面，结合我国技术研发水平来看，很多新技术存在与煤矿开采联合应用的可能，例如，煤与瓦斯协调开采技术、人工智能等，都是未来发展的可行方向。从此方向来看，促使煤矿企业更好地将机械自动化和现代化技术融入其中是发展的必然趋势。

3.2 将综合采煤远程监控和专家诊断系统融入其中

煤矿开采过程中，将远程监控系统和专家针对系统融入其中，可有效提升煤矿开采工作效率和延长设备使用寿命。上述两个系统已经在煤炭行业中发挥效用，例如，井下皮带运输系统中利用远程监控实现自动化运输管理，简化人工管理步骤，规避人为失误的可能。而专家诊断系统在工业领域应用愈加广泛，利用大数据技术、网络技术和通信技术，构建信息库，实现多元化、流畅信息自动化收集、共享及分析，可为智能化管控诊断夯实基础。但专家诊断系统在煤矿开采中应用较少，凭借其优势，在未来将大面积应用在煤矿开采工作中，依靠上述系统实现故障远程监控、智能诊断及自动化分析处理，对助力采煤工作向自动化方向发展提供助力。

4 结语

综合来看，本文从实际出发，全面分析当前我国机械自动化技术发展现状和煤矿开采工作现状，并从技术角度探究我国煤矿开采中机械自动化技术应用情况，按照装煤自动化、运煤自动化和支护自动化三方面进行分析，最后结合当前现状和应用情况，对煤矿开采工作未来发展提出两点个人看法，希望本文的研究，可为我国煤矿产业进一步向自动化、智能化方向发展提供参考。