黃 強(qiáng)

（太原煤炭氣化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司陽(yáng)泉蔭營(yíng)煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 陽(yáng)泉 045000）

引言

作為稀缺性資源的一種，煤炭資源在當(dāng)下無(wú)節(jié)制的開采趨勢(shì)下，其現(xiàn)存數(shù)量相較以往有了大幅度下降，這使得煤礦企業(yè)面臨著極大的礦產(chǎn)開采壓力。而為實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)，對(duì)煤炭資源需求與現(xiàn)存量之間的矛盾愈發(fā)尖銳。為最大限度地消除此類矛盾所帶來(lái)的后果，就需要將煤礦資源開采效率予以提升，以達(dá)到降低資源損耗與技術(shù)應(yīng)用成本的目的。采煤機(jī)自動(dòng)化綜采技術(shù)的出現(xiàn)，使得這一難題迎刃而解，在提高開采效率、降低成本損耗的同時(shí)，同樣為實(shí)現(xiàn)當(dāng)下煤礦行業(yè)的安全、高效發(fā)展目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 采煤機(jī)自動(dòng)化綜采技術(shù)結(jié)構(gòu)及工作面分析

1.1 結(jié)構(gòu)

在采煤機(jī)自動(dòng)化綜采技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)逐漸突顯的背景下，諸多煤礦企業(yè)在加大該技術(shù)應(yīng)用力度的同時(shí)，引入了更多先進(jìn)采礦機(jī)械，構(gòu)建了一套全自動(dòng)的采煤產(chǎn)業(yè)線。該系統(tǒng)主要包括主體機(jī)械設(shè)備（如采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)等）、輔助機(jī)械設(shè)備（如破碎機(jī)、輸送機(jī)等）。此技術(shù)在原本的人工采集技術(shù)基礎(chǔ)上增添了多種功能，例如記憶采煤、全自動(dòng)運(yùn)輸?shù)?，且能夠?qū)λ@取到的數(shù)據(jù)予以自動(dòng)化儲(chǔ)存與分析，為后續(xù)制訂妥善技術(shù)應(yīng)用方案提供了基礎(chǔ)條件。在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與精準(zhǔn)定位的視角下，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行與控制。具體操作流程如圖1 所示。

圖1 操作流程

1.2 工作面

首先是斷層現(xiàn)象。斷層現(xiàn)象作為煤礦開采工作面地質(zhì)結(jié)構(gòu)中經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象，雖然會(huì)對(duì)開采進(jìn)程造成一定阻礙，但整體來(lái)看并不會(huì)對(duì)整體進(jìn)度造成較大影響。其次是水文地質(zhì)。由于煤礦地層水文地質(zhì)情況具有復(fù)雜性，且地層多為含水層（通常處于上部），一旦有突水情況出現(xiàn)必然會(huì)對(duì)開采進(jìn)程造成難以估量的嚴(yán)重影響。最后是矩形巷道斷面。為達(dá)到巷道支護(hù)目的，需要制訂配合錨索與錨梁網(wǎng)的支護(hù)方案，并確保所應(yīng)用錨桿之間保持0.8 m 間距，以滿足對(duì)巷道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的實(shí)際開采需求。

2 采煤機(jī)自動(dòng)化綜采工藝關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用分析

2.1 煤礦機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)

2.1.1 自動(dòng)化機(jī)械定位

煤礦機(jī)械化開采過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)化綜采技術(shù)能夠自動(dòng)對(duì)礦井實(shí)際情況予以全面分析，而其中自動(dòng)化定位技術(shù)的作用簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是為切割機(jī)提供準(zhǔn)確的切割坐標(biāo)。該系統(tǒng)包含多種控制機(jī)械結(jié)構(gòu)，例如PLC 控制器、多端化控制中心及組合傳感器等[1]。采煤機(jī)探測(cè)位置，由于安裝了帶有紅外線感應(yīng)的統(tǒng)籌發(fā)射裝置，因此其能夠通過(guò)應(yīng)用機(jī)械綜合定位方案幫助采煤機(jī)檢測(cè)實(shí)際運(yùn)行位置，繼而達(dá)到控制采煤機(jī)做多煤礦層的多功能切割目的。煤礦采煤環(huán)節(jié)，在具有防爆特性的通信電纜支持下，所獲得的信息均能夠在接收器幫助下傳輸至遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，繼而方便地面人員遠(yuǎn)程操作切割臂，并保證開采位置修正的及時(shí)性。

2.1.2 自動(dòng)規(guī)劃?rùn)C(jī)械定姿

由于煤礦井下條件較為復(fù)雜，在開采過(guò)程中有可能遭遇到不確定狀況，而此時(shí)自動(dòng)化切割裝置則能夠在定姿技術(shù)支持下對(duì)裝置行進(jìn)方向、轉(zhuǎn)速及啟動(dòng)停止等作準(zhǔn)確控制處理。多類機(jī)械硬件組合背景下，該系統(tǒng)能夠依照操作規(guī)范推進(jìn)機(jī)械行進(jìn)進(jìn)程，并保證各類功能的應(yīng)用有效性。例如，對(duì)遙感裝置進(jìn)行控制、不同應(yīng)用條件下的滾筒操作及機(jī)械切割運(yùn)行狀態(tài)分析等。想要充分發(fā)揮硬件與軟件的系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，關(guān)鍵在于能否提供完備的定姿技術(shù)條件支持。對(duì)于采煤機(jī)來(lái)說(shuō)，想要達(dá)到靈活控制運(yùn)行狀態(tài)的目的，關(guān)鍵在于保證導(dǎo)航系統(tǒng)的良好性，繼而達(dá)到對(duì)采煤機(jī)械作自動(dòng)化運(yùn)行控制的目的。

2.2 自動(dòng)性質(zhì)切割技術(shù)

2.2.1 機(jī)械自動(dòng)設(shè)定記憶切割路線

不同煤層截面預(yù)備處均能在采煤機(jī)自動(dòng)控制條件下實(shí)現(xiàn)切割效率，從而突顯其示范效果，并在長(zhǎng)期示范下形成系統(tǒng)控制記憶。隨后，即可在信號(hào)處理機(jī)械的配合應(yīng)用下，針對(duì)煤層具體切割位置與高度作深度信息處理，從而實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的自主化存儲(chǔ)目標(biāo)。在煤礦切割過(guò)程中，存在于控制中心的記錄儀器能夠執(zhí)行示范性操作任務(wù)，并識(shí)別煤層具體情況，以定位具體切割坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備采煤速度的循環(huán)控制[2]。煤礦開采環(huán)節(jié)，多類裝置在參數(shù)化控制原理支持下，一旦識(shí)別到煤層異常情況，即可通過(guò)記憶示范操作經(jīng)驗(yàn)對(duì)路線予以自動(dòng)化修正，繼而保證滾筒調(diào)整及時(shí)性，確保機(jī)械設(shè)備工作進(jìn)程推進(jìn)的順利效果。

2.2.2 預(yù)設(shè)性質(zhì)切割軌跡

依照不同煤層自身解析情況、煤層硬度等條件，能夠在將此類信息輸入至機(jī)械控制中心后定位具體的切割軌跡與關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)。并在技術(shù)掃描、統(tǒng)籌監(jiān)測(cè)等技術(shù)支持下，對(duì)其具體變化作深層次解析，聯(lián)合存儲(chǔ)信息技術(shù)支持下將能夠自動(dòng)對(duì)煤層狀態(tài)與結(jié)構(gòu)作自主分析，并明確實(shí)際切割路線中的設(shè)備整體行進(jìn)效果。依托于綜合化控制中心，同樣能夠?qū)γ簩踊鶞?zhǔn)高度作全面控制，繼而方便對(duì)設(shè)備予以準(zhǔn)確調(diào)控。在控制器支持下，設(shè)備的行進(jìn)軌跡獲得了聯(lián)合把控條件，尤其是在面對(duì)不同地層條件時(shí)，更能夠提高對(duì)基準(zhǔn)狀態(tài)的把控效果，從而保證切割質(zhì)量與效率。

3 采煤機(jī)自動(dòng)化綜采工藝關(guān)鍵技術(shù)的推廣價(jià)值

3.1 高機(jī)械化水平取代人工開采

伴隨綜采自動(dòng)化采煤技術(shù)應(yīng)用頻率的逐步提升，成熟技術(shù)使用狀態(tài)支持下使得人工開采工作獲得了全面替換條件，繼而將工人數(shù)量縮減，并同時(shí)將其工作強(qiáng)度大幅度降低。處于自動(dòng)化作業(yè)狀態(tài)，工人能夠保證開采工作的監(jiān)控實(shí)時(shí)性，為后續(xù)方案落實(shí)環(huán)節(jié)的及時(shí)調(diào)整提供基礎(chǔ)條件，保證開采環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性。若發(fā)現(xiàn)在設(shè)備運(yùn)行環(huán)節(jié)存在不正常運(yùn)行現(xiàn)象，則能夠保證終止工作的及時(shí)性，以免對(duì)設(shè)備與人員造成損傷[3]。再加上現(xiàn)代化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)各類數(shù)據(jù)予以計(jì)算的速度極快，并自動(dòng)化存儲(chǔ)相應(yīng)數(shù)據(jù)，為后續(xù)工作推進(jìn)提供基礎(chǔ)條件。相較于人工開采環(huán)節(jié)，無(wú)論是管理效果還是進(jìn)度把控效果，均有明顯提升，即使在面對(duì)復(fù)雜煤礦開采條件時(shí)，也能夠在高精尖技術(shù)與設(shè)備的支持下實(shí)現(xiàn)預(yù)期開采目標(biāo)，從根本上提高資源利用率。

3.2 整體煤礦開采效率較高

從綜采工藝的實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，無(wú)論是開采質(zhì)量還是效率，相較于傳統(tǒng)開采技術(shù)均有明顯提升，使得煤炭整體產(chǎn)量有了飛躍式的提升。以電液控制系統(tǒng)為例，將其與自動(dòng)化采煤設(shè)備配合應(yīng)用，最大限度地消除由于人為誤操作對(duì)開采效率帶來(lái)的不良影響。配套使用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，則突顯了其實(shí)時(shí)性應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，保證了開采環(huán)節(jié)所遭遇到問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)及時(shí)性，為制訂科學(xué)合理的開采方案，以確保問(wèn)題的解決效果奠定基礎(chǔ)。自動(dòng)化開采設(shè)備的應(yīng)用大大提高了開采作業(yè)安全性，遠(yuǎn)程控制功能的增加，使得設(shè)備在接收到命令后即可自動(dòng)推進(jìn)開采進(jìn)程，智能性又有效提高了煤炭開采效率。不僅如此，在系統(tǒng)接收到不同信號(hào)后，即可對(duì)不同質(zhì)地的煤層作針對(duì)性的自動(dòng)化切割處理，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整切割速度，以消除過(guò)往人為開采控制誤差，大大提升了資源整體利用效率。若在其開采環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，自動(dòng)化設(shè)備將對(duì)內(nèi)部功能情況予以判斷，并發(fā)出設(shè)備報(bào)警信號(hào)，繼而保證應(yīng)用進(jìn)程干預(yù)的及時(shí)性，消除安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)論

科學(xué)技術(shù)的更新為綜合自動(dòng)化采煤技術(shù)應(yīng)用熟練度的提升注入了新的動(dòng)力，其也是促進(jìn)煤礦開采工作持續(xù)性發(fā)展的關(guān)鍵因素。但從該技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用狀態(tài)來(lái)看，部分技術(shù)應(yīng)用細(xì)節(jié)仍然處于未能完善狀態(tài)，這就需要通過(guò)積累長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以豐富自動(dòng)化系統(tǒng)功能，逐步將采礦效率提升，為消除人工作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。