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煤矿综采工作面自动化技术的发展趋势弭宝新

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第5期作者：弭宝新

[导读] 摘要：随着我国的发展，我国经济发展对于能源的需求越来越大，煤炭作为我国能源供给结构的主体，其需求量也在逐年上升，而逐年上升的煤炭需求量也刺激了煤炭行业的发展。

        黑龙江省双鸭山市宝山区新安煤矿安监处黑龙江省双鸭山市 155138
        摘要：随着我国的发展，我国经济发展对于能源的需求越来越大，煤炭作为我国能源供给结构的主体，其需求量也在逐年上升，而逐年上升的煤炭需求量也刺激了煤炭行业的发展。随着煤炭行业的快速发展，煤炭开采的效率和质量可以对煤炭企业的经济效益产生直接影响，同时会对煤炭的质量产生一定的影响，因此本文对煤矿开采过程中的煤矿综采工作面自动化技术的应用进行了研究，为大型煤矿的开采、运输提供了相关建议，并且解决了当前煤矿综采工作中存在的一些问题。
        关键词：煤矿综采工作面；自动化技术；发展趋势
        1煤矿综采工作面自动化技术概述
        自动化采煤系统包括自动控制器、传感器、计算机、设备检测系统及故障诊断系统，煤矿综采工作面涉及的设备多、技术复杂程度高并且管理难度大，一般而言，综采工作面的主要设备包括主采机组、运输机组、支护设备，其中，主采机组包括液压支架设备、乳化液泵站设备、采煤设备及刮板设备，运输机组包括破碎设备、皮带输送设备、转载设备。此外，支护设备主要对巷道及围岩起到相应的支护作用。综采工作面自动化系统就是通过计算机、传感器、控制器等装置将综采工作面设备联系起来，实现各个综采工作面设备的自动化运行，同时确保协同工作，并且需要注意的是，协同工作是综采工作面自动化技术的应用核心。
        2煤矿综采工作面自动化技术的应用优势
        2.1提高煤矿开采的机械化和自动化水平
        由于在煤矿综采工作面中引入了自动化技术，因此可以有效减少煤矿员工的投入，也就降低了人力成本，可以将释放的这部分劳动力投入其他部门的生产中去。与此同时，在煤矿综采工作面中引入自动化技术可以实现对煤矿开采过程的实施监控，并且能够发现人工巡检中无法发现的失误，此外，相较于人工巡检，煤矿综采工作面自动化技术可以应用于控制中心，如果控制中心发现煤矿开采环节中出现异常情况，可以直接暂停生产活动，并且精确定位异常情况所处的具体环节，对异常情况进行及时处理，不但降低了异常情况带来的损失，同时避免了异常情况转化为煤矿事故的风险。
        2.2提高煤矿开采的安全性
        在煤矿开采过程中，由于大多数作业位于地下环境，因此设备、员工的安全性得不到有效保障，尤其是对于员工而言，一旦发生煤矿事故，员工本身及员工家庭都会受到极大的威胁，因此，在煤矿开采的过程中，保障员工的人身安全是第一位的。相较于传统的人工作业，自动化作业不但通过减少人员投入的方式提高安全性，并且还可以通过自动化操作取代人工操作的方式提高生产的安全性。相较于传统的人工作业，自动化作业更加规范，并且不会像人工作业一样出现失误，此外，一旦由于不可控的环境因素引起失误，自动化控制系统会立刻停止作业，排除失误或者异常情况之后才会继续作业，因此，在煤矿综采工作面中引入自动化技术有效提高了煤矿开采的安全性。
        2.3提高煤矿开采效率
        相较于传统的人工作业，自动化作业的效率更高，并且可以进行长时间的持续性作业，因此不论是作业效率还是作业时间，自动化作业都远远优于人工作业。综采自动化采煤设备可以将挖掘、开采、支护作业进行有效协调。此外，在煤矿开采过程中，会存在一些常人难以忍受的作业环境，此类环境会对员工的身体及生命安全造成一定的威胁，而利用综采自动化设备则可以在此类环境中完成正常的作业。随着开采规模的扩大，煤矿开采受到的温度、瓦斯气体浓度、压力等因素的影响越来越大，而煤矿综采自动化设备则可以有效克服上述难题，实现高难度的开采作业。
        3煤矿综采工作面自动化技术的分析
        3.1支撑技术自动化
        传统的煤炭开采中，大部分情况下都是利用四连杆液压支架完成煤矿的采煤工作，这种方式可以达到预期的支撑效果，但是美中不足，四连杆液压支架的自重非常大，并不适用薄矿层的开采。薄矿层的开采需要调整四连杆液压支架的结构，促使其可以支撑住油缸，还能对油缸两端铰接顶梁和底座进行有效的支撑，改良后的支撑技术，不仅能够控制油缸的位置，还能够控制顶梁的状态，经过以上的调整和改良，这种架构不仅增加了支撑的承重量，与此同时还保证支撑结构总体的平稳、安全，达到了提升加固的目标。

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这种支撑架构需要实现对支架的自动化控制，要运用红外线的发射和接受设备辅助实现。如此一来，支架能够满足自动化控制的要求，并且符合采矿设备对位置的要求。另外，采矿机械装备要依靠线缆连接传输信息，线缆长期处在复杂恶劣的环境中。为了确保线缆传输的安全和稳定性，在支撑结构上安装摄像头，不仅对线缆系统提供了实时监控，也实现了支撑结构的可视化操作。
        3.2采矿机自动化
        在薄矿层的开采过程中，受到采矿设备的限制，导致薄矿层的开采量占比很小，采矿机需要利用机身和自重都相对较小的设备进入巷道，尽可能的避免采矿机器斜切进刀进行开采工作。传统旧式的采矿机通信系统不发达，自动化的水平低，无法实现监控开采，薄矿层开采技术落后导致薄矿层的产量很低。综采工作面自动化技术的应用，全面优化了采矿机的机械设备和软件系统，并且构建了双向通信系统，实现了采矿过程中的数据收集、处理，精确的转子转速的计算，从而有效掌控了采矿装备的牵引速度，提升了煤矿的开采效率。然而采矿机自动化技术的全面实现要将监控中心、载波信号和采矿装备的传送机信号有效的联系在一起，形成集中化把控管理，降低运行成本的同时，实现高质量的管理。
        3.3可视化技术
        视频监控系统的应用实现了工作面无人化操作，为提高采矿的质量和效率发挥了不可替代的作用。视频监控系统以太网为通信的载体。通过科学布点配备摄像装置，实现对工作面的全范围的实时监控。视频系统在运行过程中，可以实现360度全视线、全方位搜集设备的运行速度、方位、角度等，并及时传送给集中控制中心，从而实现集中显示视频画面。
        3.4电控技术自动化
        薄矿层相比中、厚矿层，矿顶层薄，可利用的空间狭小，造成采矿作业风险加大。开采过程中，电源箱耦合器和其他相关设备必须要重叠安装，才能满足薄矿层的开采条件。若设备安装符合相关的可靠、稳定性标准，利用分散监控模式，实现了开采工作的顺利开展，同时还能确保工作人员的生命安全，提高了自动化控制的水平。
        4自动化技术的应用
        4.1经济效益和安全性
        综采自动化技术的广泛运用，使采矿作业的操控程序更加简便，有效降低了各种安全事故的发生概率，促进煤炭开采行业的发展。自动化采矿技术实现了对整个采矿生产作业的监控和远程操作，提升了采矿作业的安全性。据相关调查显示，就自动化技术初期投资与产能相比较而言，螺旋采矿设备、支架的支撑技术的广泛推广，导致自动化技术的初始投资是传统采矿投资的1.7-2倍，有效提升了煤矿开采的产量，实现了企业的利益最大化。
        4.2应用效果
        综采自动化技术的有效运用，利用支撑结构、供液系统完成了采矿作业安全、稳定、快速的转移，确保采矿作业的安全性，为开矿企业创造了良好的经济效益。远程监控操作系统的实施，在监控室完成对工作面的切割、移架等工序监控和操作，有利于煤矿开采的持续发展，保证了人员工作的生命财产安全，减少灾害事故的发生。薄矿层的开采受地质影响大，地形的特殊性、地质结构的复杂性、包括断层现象都会限制自动化采矿技术发挥作用，未来综采自动化技术的研究，如何在复杂的条件完成开采工作是需要重点研发的方向。
        结语
        通过本文的探讨，可以看出，煤矿综采工作面自动化技术有着广泛的应用前景，并且具有不可比拟的应用优势，但是针对在应用过程中存在的各种问题，各煤矿企业需要采取有效措施，加强对影响因素的分析与控制，采取针对性措施，推动煤矿综采自动化技术的应用，提高煤矿开采的自动化和机械化水平，并且降低煤矿企业的单位生产成本，同时提高煤矿企业的经济效益。
        参考文献
        [1]王云龙.煤矿综采工作面自动化技术的发展趋势[J].石化技术,2019,26(11):220+222.
        [2]韩培毅.煤矿综采工作面自动化技术研究与应用[J].机械工程与自动化,2019(04):186-188.
        [3]田成立.煤矿综采工作面自动化技术探究[J].机电工程技术,2015,44(07):76-77.