摘 要：煤礦的開(kāi)采工作環(huán)境非常惡劣，運(yùn)用自動(dòng)化采煤技術(shù)可以降低采煤工作風(fēng)險(xiǎn)，提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，探討研究自動(dòng)化采煤技術(shù)有利于促進(jìn)煤礦企業(yè)安全高效生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。本文對(duì)煤礦綜采工作面自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：煤礦;綜采工作面;自動(dòng)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.052

0 引言

我國(guó)的煤炭開(kāi)采雖然經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，依然存在很多問(wèn)題，作為煤炭工作的第一線，綜采工作面的技術(shù)水平?jīng)Q定著采煤的工作效率。只有保證綜采工作面的安全，才能確保煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)。目前，個(gè)別礦井已經(jīng)將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到綜采生產(chǎn)上，自動(dòng)化技術(shù)與相關(guān)設(shè)備得到了傳播應(yīng)用。

1 自動(dòng)化綜采工作面的現(xiàn)狀

綜采工作面是煤礦生產(chǎn)的第一線，也是整個(gè)采煤系統(tǒng)中最復(fù)雜的部分，大部分的采煤設(shè)備都集中在這里，并且設(shè)備之間相互協(xié)作，共同完成采煤工作，任何設(shè)備都不能脫離其他設(shè)備單獨(dú)工作，設(shè)備與設(shè)備之間的聯(lián)系非常密切，同時(shí)這些設(shè)備的運(yùn)行還要考慮其所在環(huán)境的影響，設(shè)備所處地方的地質(zhì)條件也是制約采煤設(shè)備運(yùn)行的一大重要因素。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的綜采面需要多達(dá)200臺(tái)甚至300多臺(tái)設(shè)備共同工作，這些設(shè)備中有采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)等等，其中的支架數(shù)量就有100多至200多架，這么多設(shè)備共同工作，要做到完美配合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化難度很大。隨著自動(dòng)化技術(shù)的研究日漸成熟與采煤工藝的日趨完善，在某些地質(zhì)條件允許的情況下，可以做到采煤工作的自動(dòng)化。綜合目前部分自動(dòng)化礦井的實(shí)驗(yàn)研究以及在實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目上技術(shù)的突破，綜采工作面的自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，并且進(jìn)入實(shí)用階段，隨著實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的不斷運(yùn)行，不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并且改進(jìn)設(shè)備性能，產(chǎn)品的性能會(huì)不斷提高，標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備也將會(huì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)出現(xiàn)，目前少人或無(wú)人的自動(dòng)化綜采工作面已經(jīng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行了。

2 綜采工作面設(shè)備及自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成

（1）綜采工作面主要設(shè)備構(gòu)成。1）主采機(jī)組：液壓支架設(shè)備、乳化液泵站設(shè)備、采煤設(shè)備、刮板設(shè)備;2）轉(zhuǎn)載運(yùn)輸：破碎設(shè)備、皮帶輸送設(shè)備、轉(zhuǎn)載設(shè)備等。其中在工作系統(tǒng)中，液壓支架設(shè)備屬于工作面支護(hù)設(shè)備，支架的種類很多，各自所起的作用也各不相同，其中端頭支架主要支護(hù)端頭空間巷道圍巖，超前支架主要是對(duì)兩側(cè)巷道圍巖進(jìn)行超前支護(hù)。乳化液泵站設(shè)備則是液壓支架設(shè)備的動(dòng)力源，其中噴霧泵站主要是給采煤機(jī)等設(shè)備供應(yīng)冷卻水和噴霧壓力水。輸送機(jī)屬于移動(dòng)式設(shè)備，能夠隨著工作面自行移動(dòng)，破碎機(jī)則是位于轉(zhuǎn)載機(jī)上部，把工作面運(yùn)來(lái)的煤破碎到一定粒度后轉(zhuǎn)載到皮帶機(jī)上運(yùn)走。

（2）綜采工作面自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成。綜采工作面的自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)、傳感器、工況檢查、故障診斷等系統(tǒng)，各個(gè)設(shè)備的自動(dòng)化技術(shù)有機(jī)結(jié)合，協(xié)同工作才是采煤自動(dòng)化的核心。其中的重點(diǎn)技術(shù)有煤層與巖石分界技術(shù)、刮板推進(jìn)技術(shù)、故障診斷技術(shù)等。

3 煤礦綜采工作面生產(chǎn)作業(yè)自動(dòng)化

（1）采煤機(jī)控制。在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，采煤機(jī)的工作依靠?jī)?chǔ)存參數(shù)的設(shè)定進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行，采煤機(jī)的自動(dòng)控制主要分為牽引控制、滾筒控制。我們根據(jù)采煤機(jī)所處的實(shí)際地質(zhì)狀況確定采煤機(jī)的控制方式。采煤機(jī)在第一刀割煤后，及時(shí)儲(chǔ)存所取得的技術(shù)參數(shù)，并于后續(xù)技術(shù)參數(shù)做對(duì)比，加以限制，禁止割煤超出儲(chǔ)存尺寸。

（2）綜采工作面輸送機(jī)負(fù)載控制。根據(jù)輸送機(jī)的電機(jī)工作電流的變化我們可以知道輸送機(jī)的負(fù)載變化，同樣，根據(jù)刮板鏈條的的受力大小變化我們也可以監(jiān)控到這一現(xiàn)象，根據(jù)電機(jī)電流變化及刮板鏈條受力變化我們可以利用自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)采煤機(jī)的速度實(shí)現(xiàn)落煤量的調(diào)整，同時(shí)，如果電流過(guò)大或刮板鏈條受力太大，輸送機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)向采煤機(jī)發(fā)出信號(hào)，使采煤機(jī)降低速度或者停止工作。

（3）液壓支架的控制。液壓支架的自動(dòng)控制原理是液壓支架通過(guò)接收采煤機(jī)的信號(hào)，確定采煤機(jī)所處位置進(jìn)行推溜或移架，從而實(shí)現(xiàn)支架的運(yùn)動(dòng)功能。采煤機(jī)需要通過(guò)自身所帶的紅外線發(fā)射裝置發(fā)射紅外線信號(hào)，由液壓機(jī)上的控制裝置接收信號(hào)并且確定其位置，然后由液壓支架上的電液控制系統(tǒng)要求支架完成一系列動(dòng)作，電液控制系統(tǒng)采用PM4控制器。

4 煤礦自動(dòng)化綜采工作面的發(fā)展途徑

要想實(shí)現(xiàn)綜采工作面的自動(dòng)化，我們需要著重從下面三個(gè)方面改變我們的認(rèn)識(shí)：（1）建立系統(tǒng)概念，綜采工作面上的所有設(shè)備需要共同協(xié)作，一起完成采煤工作，所以我們要把所有設(shè)備當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)機(jī)組，整個(gè)綜采工作面上的所有設(shè)備整體協(xié)同工作，其中的采煤機(jī)，輸送機(jī)等等設(shè)備只是其中的一個(gè)設(shè)備所有設(shè)備在整體測(cè)控系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)控制下形成一個(gè)有機(jī)整體，共同完成回采工作;（2）建立系統(tǒng)概念后，要有意識(shí)弱化局部設(shè)備的控制功能，把重心放在局部設(shè)備的執(zhí)行、通信、保護(hù)功能上，局部設(shè)備不停收集大量信息：設(shè)備狀態(tài)、位置、速度、所處地質(zhì)數(shù)據(jù)等，在信息回傳后控制系統(tǒng)進(jìn)行大量運(yùn)算，然后根據(jù)所處地質(zhì)條件和各部分關(guān)系確定所應(yīng)該進(jìn)行的動(dòng)作，只有這樣才能保證各個(gè)設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行、相互配合、各不干涉;（3）自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)行與人工操作截然不同，在設(shè)計(jì)控制軟件時(shí)應(yīng)該盡量?jī)?yōu)化程序，使各個(gè)設(shè)備能更好運(yùn)行，真正的自動(dòng)化運(yùn)行不是以設(shè)備為主，而是以自動(dòng)化控制系統(tǒng)為主導(dǎo)，這就需要我們真正的深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，了解設(shè)備的工作情況，各設(shè)備之間的配合狀況。在實(shí)際工作時(shí)由采煤工藝工程師操作采煤系統(tǒng)。從這個(gè)角度理解自動(dòng)化綜采面應(yīng)該被認(rèn)為是一個(gè)具備割煤、支護(hù)、裝煤、運(yùn)煤等一系列動(dòng)作的大型機(jī)器，操作人員操作的不是每一臺(tái)具體的設(shè)備，而是整體的控制系統(tǒng)。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，由于煤礦工作環(huán)境惡劣，地質(zhì)條件復(fù)雜等原因，要想提高采煤技術(shù)，只有實(shí)現(xiàn)綜采工作面的全面自動(dòng)化，而這樣才能提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，減少安全隱患，加快煤炭企業(yè)的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：王飛（1987-），安徽淮北人，研究方向：綜采及綜采機(jī)電。endprint