綜采自動化采煤技術分析研究

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摘要：煤礦綜采自動化采煤技術的應用，提升了煤礦開采的生產效率，符合當代社會的發展需要。該技術的應用提高了開采的安全性，減少了安全事故的發生，還實現了對綜采工作面的遠程操控，為采礦的安全生產提供了有利保障，可有效促進煤炭開采行業的可持續發展。鑒于此，主要對綜采自動化采煤技術的應用優勢及發展進行了分析。

關鍵詞：煤礦；綜采；自動化采煤

隨著當前社會經濟及科技的迅猛發展，煤礦自動化生產的程度也在不斷提升。當前煤礦企業在信息化建設過程中基本上都認識到進行現代化生產的重要性，提升采煤技術的自動化程度是當前煤礦企業信息化建設的重要內容。國內采煤技術的發展是當前煤礦企業現代化生產轉型的重要標志，為煤礦企業產業優化升級提供了重要助力。在煤礦自動化開采發展的過程中，電氣自動化技術發揮了非常重要的技術支持作用，也是煤礦企業生產運行的重要助力，極大地提升了煤礦企業的綜合生產力。因此必須對電氣自動化技術在煤礦采、掘、運等生產環節中的應用進行探討。

1綜采工作面概述

綜合機械化采煤簡稱綜采，是指采煤工作面的全部生產過程，包括破煤、裝煤、運煤、支護、采空區處理、回采巷道運輸及掘進過程的全部機械化。它的設備主要是“三機”及其他附屬設備。“三機”即自移式液壓支架、可彎曲刮板輸送機、采煤機，其他附屬設備有轉載機、可伸縮的皮帶運輸機、乳化泵站及供電設備。煤礦綜采工作面技術較為復雜，設備應用較多，當前煤礦一般要用到近200臺設備及200組支架共同運轉，自動化難度較高。目前的綜采工作面系統一般分為五大系統，如表1所示。煤礦綜采工作對自動化控制系統有較高的要求，以保證煤礦的高效運行及安全生產。綜采工作面系統應能實現遠程集中控制、就地集中控制、就地分布控制，這不僅能對工作面上的采煤機、運輸機、破碎機、轉載機等進行監測和控制，也能對供電系統、動力系統進行監測和控制。同時綜采工作面應具備各個工作點位的視頻監測系統，系統故障時能第一時間完成故障檢測。電路故障是導致井下事故的主要原因之一，必須具有可靠的過流保護系統，過流保護裝置禁止出現誤動和拒動，需要對井下瓦斯含量進行實時監測，應有警報和應急機制[1]。煤礦綜采工作對自動化控制系統的要求如圖1所示。由于中國對煤礦安全的要求越來越高，綜采工作面 趨向于無人化方向發展，無人技術已成為了世界前沿技術。它最大的優點是人不在工作面內，通過無線或有線控制，實現割煤、轉架、移動支架及頂板支護等工藝流程，最終達到生產自動化、信息化及智能化的目的。

2綜采自動化采煤技術的應用優勢

2.1有利于提高機械化水平

加強綜采自動化采煤技術的應用，旨在提升煤礦開采工作的自動化水平，將開采人員的工作量保持在合理范圍內，從而降低煤礦開采企業的人員雇傭支出，也有助于升級產業結構，保障煤礦開采發展。在綜采自動化采煤技術中，計算機設備得到了廣泛應用，借助計算機的應用，可迅速處理諸多數據資料，并為運算各種數據提供幫助，同時選取一部分數據，通過不斷優化，推動綜采自動化采煤技術效率的提升。

2.2有利于形成對高難度開采工作較高的應對能力

目前，煤炭資源呈現出明顯的減少趨勢，很難在淺地表開采煤礦，必須進行深層次的煤炭開采。借助綜采自動化采煤技術，可以對地下深部開采中的負面影響因素，如高地應力和高瓦斯等予以控制，促進開采效率的提升，并防止出現開采安全事故。綜采自動化采煤技術的功能主要體現在無人開采、系統檢測等方面，其應用可保證開采工作的順利完成。其中無人開采功能是指操作人員在遠程操作設備的幫助下，在地面上就可遙控設備保證煤礦開采的順利進行，避免出現地下開采事故，同時避免地下復雜因素影響開采工作的進行。針對不同的煤礦開采情況，應采取不同的煤礦開采技術，比如短壁綜采法，該技術在空間小、煤層厚等的煤礦開采中具有較高的適用性，從而突破空間的限制性影響，不斷提高煤礦開采效率[2]。

2.3有利于確保煤礦生產率的穩步提升

綜采自動化采煤設備具有較高的自動化水平，其電液控制系統的性能優勢主要體現在高速挖掘、開采及支護等。綜采自動化采煤技術主要應用于采煤機械的鉆井、設備安裝、開采、運煤等中，且錨固技術也得到了廣泛應用。在線監控、遠程傳送信息等是綜采自動化采煤設備的重要功能，有助于提升礦井開采的智能化和自動化水平，確保礦井生產率的穩步提高，為煤礦企業的發展提供動力。比如自動化采煤機，可對不同煤層結構執行自動化割煤，即使煤層較硬，自動化開采速度快，綜采自動化采煤設備的液壓系統可結合不同受力情況，發揮監測反饋、自動調節等功能。在工作面較為特殊的情況下，綜采自動化采煤設備的自動識別功能不可小覷，可給予操作者一定的提示。

3綜采自動化采煤的關鍵技術

3.1煤礦機械的自動化技術

a)自動化機械定位。自動化機械定位技術為采煤機提供準確的截面切割位置。采煤機的自動化定位系統由多種組合的控制機械組成，其中基本的操作控件主要有PLC（可編程邏輯控制器）編程機械控制器、集中多端化控制中心及各種各樣的組合型傳感裝置。在采煤機的探測部位安裝紅外線統籌發射裝置，通過綜合定位機械及監測采煤機的運行位置，控制采煤機的多功能性質切割。b)自動規劃的機械定姿。在采煤機械開采過程中，針對具體出現的一系列狀況，采煤的機械切割裝置可準確運用定姿技術控制行進方向、機械運動方向、機械啟動及集控性停止、機械的綜合加減速等。

3.2自動化切割技術

a)機械自動設定記憶切割路線。在煤礦的統籌機械化開采中，機械操作人員控制采煤機沿著煤層截面進行切割，這樣可以起到示范的作用。在機械自動設定記憶切割路線的情況下，對煤層切割位置及具體高度、截面、深度等信息進行處理，并讓信息系統實現自動化存儲。在切割過程中，控制中心安裝記錄儀器進行示范性操作，通過其來識別到煤層及具體切割位置，最大限度實現對采煤速度的循環控制。b)預設性質的切割軌跡。依據煤層厚度、地質解析狀況、煤層硬度、底板的狀態變化信息等，在預先設定的機械化控制中心對采煤機械進行切割軌跡的確定[3]。分析研究機械化綜采、技術掃描、統籌探測等變化情況，并將這些變化情況傳輸到控制中心進行儲存，結合實際情況對切割路線等進行具體分析處理。在綜合化控制中心依據切割煤層的基準高度對機械進行全方位統籌控制，在對工作面進行處理時需對設備進行隨時調控，對于煤層的基準高度要事先測量。

3.3無人化系統

a)位置檢測方面。檢測井下綜采工作面的位置信息，是遠程無人操作的重要工作內容之一，借助光柵實時檢測采煤機的移位情況，并基于光柵實時檢測原理進行分析，主要采用信號處理裝置和光學傳感設備，借助光照射，促使莫爾條紋的產生，再加強A/D（模數轉換）轉換技術的應用，不斷調整采集的信號，從而確保采煤機位置信息感知的準確性。b)狀態監控方面。采煤機主要包括截割部和牽引部，截割部歸屬于機械結構的范圍，有助于傳動減速機構可靠性能的提升，以此來進一步改善其整體結構。同時，遠程控制技術的應用可為地面操作人員遠程監視井下巷道創造條件，準確診斷采煤機關鍵部件，確保采煤機智能化水平的穩步提升，從而滿足綜采工作面的需求。

4綜采自動化采煤技術的發展

4.1機械化水平高替代人工開采大部分工作

現在對綜采自動化采煤技術的使用越來越成熟，其替換了大部分的人工開采工作，大幅度減少了工人的數量，降低了工人的工作強度，提高了效率。在進行自動化作業時，工人可對開采工作進行實時監控和及時調整，提高了開采的準確性，一旦發現設備運行不正常可及時終止開采工作，但之前的人工開采就很難做到如此精確的開采作業。不僅如此，自動化采煤設備還具備現代控制系統，可做到迅速的計算機計算，計算完成后還可實現對數據的存儲，保證開采的后續工作順利進行[4]。機械化采煤技術相對于人工開采來說，便于管理和實時監控，能及時糾正開采時的錯誤。一些地質比較復雜的煤礦，若采用人工開采，不僅會降低安全性，還會降低工作效率，但綜采自動化采煤技術的應用就可避免上述問題的發生，人工無法操作的地方可以采用自動化采煤設備進行操作，避免出現由于無法開采而放棄開采難度較大資源的情況，大大提高了資源利用率，值得全國推廣使用[5]。

4.2開采效率相對高

尤其在開采質量與速度上綜采自動化采煤技術的發展極為迅速，由于其高效性，大大提高了煤炭產量。電液控制系統被運用于自動化采煤設備中，可避免人為因素對煤礦開采的影響。數據采集設備的使用具有實時性，可及時發現開采過程中遇到的問題，便于采取相關措施來解決問題，相對于以前的人工開采，增加了作業的安全性和有效性。不僅如此，該技術還具有遠程控制功能，接收相關信息后可立即進行遠程控制，體現了開采作業的智能性，有利于增加煤炭產量。自動化采煤技術的數據收集體系接收到數據信號后，可以有針對性地對不同的煤層進行自動化割煤，對于質地不同的煤層還可以調整切割速度，減少了人為干預所帶來的誤差，提高了資源利用效率。開采過程中出現問題時，設備可立即識別并進行內部判斷，之后根據具體情況進行設備報警，機器操作者收到設備的報警信息后可及時進行干預和處理，避免可能出現的危險發生。此技術的應用加快了數據處理效率，同時提高了采煤效率，是煤炭開采業的強有力助手[6]。

5結語

隨著社會經濟與科技的迅猛發展，城市建設對于煤炭資源的需求與日俱增，因此對煤礦開采過程中綜采自動化采煤技術的有效應用進行分析非常必要。主要分析了當前綜采自動化采煤技術的相關內容，并從不同的方面分析和闡述了綜采自動化采煤技術應用的有效性。煤礦綜采自動化采煤技術的有效應用拓展了當前中國煤礦開采工作的新視野，能有效促進煤礦自動化生產和開采模式的優化和升級，避免傳統煤礦生產過程中存在的問題和安全隱患，針對煤礦生產過程中的不安全因素能及時發現并解決，盡可能降低煤礦生產過程中安全事故的發生概率，促進煤礦企業經濟效益和社會效益的共同提升。

參考文獻：

［1］王峰.綜采無人工作面自動化開采技術研究與應用［J］.工礦自動化，2015，41(7)：5-9.

［2］張良，李首濱，黃曾華，等.煤礦綜采工作面無人化開采的內涵與實現［J］.煤炭科學技術，2014，42(9)：26-29.

［3］王國法.綜采自動化智能化無人化成套技術與裝備發展方向［J］.煤炭科學技術，2014，42(9)：30-34.

［4］王虹.綜采工作面智能化關鍵技術研究現狀與發展方向［J］.煤炭科學技術，2014，42(1)：60-64.

［5］王國法.煤礦綜采自動化成套技術與裝備創新和發展［J］.煤炭科學技術，2013，41(11)：1-5.

［6］黃曾華，苗建軍.綜采工作面設備集中控制技術的應用研究［J］.煤炭科學技術，2013，41(11)：14-17.

作者：段耀武 單位：晉能控股煤業集團臨汾公司