談煤礦采煤技術(shù)的發(fā)展與自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

白會(huì)瓊

宣威市煤炭工業(yè)局，云南宣威 655400

隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，煤礦企業(yè)在采煤作業(yè)中也加大了自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，采煤作業(yè)的整體技術(shù)水平明顯提高。很多煤礦企業(yè)都開(kāi)展了信息化礦山的建設(shè)工作，在此過(guò)程中，將自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備科學(xué)合理地應(yīng)用到采煤作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)中不僅是煤礦企業(yè)信息化建設(shè)的重要內(nèi)容之一，而且也標(biāo)志著我國(guó)的煤礦行業(yè)在逐步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的發(fā)展。而自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用為煤礦企業(yè)的生產(chǎn)和管理提供了技術(shù)平臺(tái)，對(duì)于提高煤礦采煤作業(yè)的效率、保證采煤作業(yè)的安全性都具有十分重要的作用。因此，煤礦企業(yè)要高度重視自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，在采煤作業(yè)的采掘以及運(yùn)輸?shù)雀鞴ば蛑谐浞值乩米詣?dòng)化的信息技術(shù)和設(shè)備，提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 我國(guó)煤礦采煤技術(shù)的發(fā)展分析

1.1 我國(guó)煤礦行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，在煤礦開(kāi)采中也擴(kuò)大了自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍，特別是在放頂煤、較薄煤層以及全高長(zhǎng)壁作業(yè)面的開(kāi)采工作中，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，其產(chǎn)值得到了明顯的提高。

直到20世紀(jì)的80年代，我國(guó)的采煤作業(yè)的技術(shù)設(shè)備水平都還很落后，無(wú)法對(duì)一些難度較高的煤層進(jìn)行有效開(kāi)采。但近年來(lái)我國(guó)的自動(dòng)化綜采技術(shù)以及相關(guān)的采煤機(jī)械的工藝水平都取得了明顯的進(jìn)步，采煤技術(shù)在不斷向自動(dòng)化、信息化和智能化的方向發(fā)展，落后產(chǎn)能被逐步淘汰，有力地促進(jìn)了煤礦行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

1.2 煤礦行業(yè)自動(dòng)化綜采技術(shù)的發(fā)展

1.2.1 綜采技術(shù)向無(wú)人操作以及遠(yuǎn)程控制方向發(fā)展

隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，煤礦行業(yè)廣泛使用了自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，而施工危險(xiǎn)比較高的采煤作業(yè)也在向著自動(dòng)化、無(wú)人化方向發(fā)展。目前，在采煤的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備中，其自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在能夠自動(dòng)控制采煤機(jī)械的行進(jìn)方向以及自身位置，并能夠自主根據(jù)傳輸設(shè)備的當(dāng)前荷載調(diào)節(jié)采煤機(jī)械的作業(yè)速度，此外，還可以自動(dòng)調(diào)取切割面的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備以及聯(lián)動(dòng)裝置自動(dòng)采集以及記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)。自動(dòng)化采煤機(jī)械主要包括自動(dòng)化的刮板輸送設(shè)備、自動(dòng)化采煤機(jī)以及自移液壓支架等。自動(dòng)化刮板輸送設(shè)備是采煤作業(yè)中最重要的綜采設(shè)備，其不僅能夠?qū)﹂_(kāi)采出的煤礦進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)送，同時(shí)也為采煤設(shè)備以及自移液壓支架提供了移動(dòng)軌道以及支點(diǎn)支撐。

1.2.2 自動(dòng)化綜采設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

在自動(dòng)化綜采設(shè)備中主要采用的是橫向的多電機(jī)布局，同時(shí)采用了具備變頻調(diào)速功能的機(jī)載式無(wú)鏈軌道牽引，其供電系統(tǒng)采用的是雙電纜方式，并通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制操作，而且在顯示屏幕上能夠直接以中文輸出運(yùn)行狀態(tài)以及故障檢測(cè)的結(jié)果。由于綜采設(shè)備的各主要部分都能夠進(jìn)行獨(dú)立安裝，部件間并不存在連接以及東路傳遞關(guān)系，因此，其具有比較高的剛性和強(qiáng)度。同時(shí)其搖臂部分擁有強(qiáng)大的輸出功率，且輸出軸能夠低速運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，該設(shè)備的牽引系統(tǒng)采用的是無(wú)鏈?zhǔn)戒N(xiāo)排裝置，不僅能夠滿足設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的牽引力，而且能夠保證設(shè)備的運(yùn)行更加穩(wěn)定，提高了采煤及的適應(yīng)性，使其能夠在起伏比較大的底板上進(jìn)行作業(yè)。

1.2.3 自動(dòng)化綜采設(shè)備的工藝特點(diǎn)

自動(dòng)化綜采設(shè)備的主要工藝特點(diǎn)是加強(qiáng)了對(duì)綜采作業(yè)面上下端的構(gòu)建，從而提高了挖掘的速度。例如，在中厚或者比較厚的緩慢傾斜煤層進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，中小型煤礦企業(yè)主要使用的是短壁綜采設(shè)備，而大型煤礦企業(yè)在對(duì)面積較小的回采區(qū)進(jìn)行開(kāi)采時(shí)也會(huì)使用此類(lèi)設(shè)備。

另外，隨著煤礦企業(yè)不斷向節(jié)能型方向發(fā)展，也開(kāi)始積極采用了一些成套的節(jié)能型自動(dòng)化綜采設(shè)備，通過(guò)對(duì)回采巷道開(kāi)展機(jī)械化作業(yè)，優(yōu)化了巷道的布局，提高了通風(fēng)系統(tǒng)的性能。同時(shí)增加了綜采作業(yè)面的長(zhǎng)度，提高了采煤設(shè)備的一刀割量，并且簡(jiǎn)化了端頭和進(jìn)刀工序，有效地提高了采煤的產(chǎn)量。

2 自動(dòng)化技術(shù)在煤礦采煤作業(yè)中的應(yīng)用分析

2.1 在煤礦采煤作業(yè)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)

我國(guó)的煤礦企業(yè)通過(guò)不斷學(xué)習(xí)借鑒國(guó)際上的先進(jìn)的技術(shù)，并在煤炭生產(chǎn)的各個(gè)關(guān)節(jié)中都加大了自動(dòng)化技術(shù)以及機(jī)械設(shè)備應(yīng)用，使我國(guó)煤炭行業(yè)的自動(dòng)化水平得到了全面的提高。但是也必須看到，煤礦企業(yè)在應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行采煤作業(yè)時(shí)還存在很多問(wèn)題，需要在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，積極應(yīng)用各種信息化技術(shù)，并對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行完善和創(chuàng)新，從而提高煤礦的生產(chǎn)效率，盡快完成行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

2.2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

目前煤礦企業(yè)在采煤作業(yè)中加強(qiáng)了自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，同時(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)也在逐步向智能化方向發(fā)展。以采煤自控系統(tǒng)為例，通過(guò)自控技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)Σ擅涸O(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而技術(shù)對(duì)采煤機(jī)的故障隱患發(fā)出預(yù)警，并可以實(shí)現(xiàn)在線診斷。通話自控系統(tǒng)還可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備來(lái)控制綜采作業(yè)面上的各種機(jī)械設(shè)備，這樣液壓支架就可以在自控系統(tǒng)的控制自動(dòng)移動(dòng)到作業(yè)點(diǎn)，而采煤機(jī)不僅可以準(zhǔn)確掌握煤層的變化情況對(duì)割煤量進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，自控系統(tǒng)還可以根據(jù)煤層的硬度來(lái)對(duì)采煤速度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，并自控監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)的實(shí)時(shí)壓力狀況以及受力點(diǎn)的狀態(tài)等。

2.3 某煤礦在采煤作業(yè)中對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

某煤礦的煤層地質(zhì)條件比較復(fù)雜，具有高低壓以及高低溫等特點(diǎn)。同時(shí)其煤層的結(jié)構(gòu)中包括了復(fù)合頂板、炭質(zhì)泥巖以及泥巖夾矸等成分，而且在頂部還有泥巖以及粉細(xì)砂巖存在。煤礦采煤主要采用深井作業(yè)方式，在采煤作業(yè)中應(yīng)用了大量的自動(dòng)化技術(shù)裝備。

2.3.1 自動(dòng)化設(shè)備的選擇

該煤礦企業(yè)根據(jù)其煤層特點(diǎn)以及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，主要選擇了國(guó)產(chǎn)的自動(dòng)化技術(shù)以及機(jī)械設(shè)備，并根據(jù)采煤作業(yè)需要，適當(dāng)?shù)匾M(jìn)了一些進(jìn)口的配套設(shè)備，對(duì)現(xiàn)有采煤設(shè)備進(jìn)行了信息化以及自動(dòng)化的技術(shù)改造，有效地整合了國(guó)內(nèi)外的技術(shù)裝備。其中，包括對(duì)采煤設(shè)備以及液壓支架的改造，提高了刮板輸送設(shè)備、輸煤機(jī)、液壓支架以及減速箱等全套機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化和信息化水平，從而使采煤作業(yè)更加安全高效，同時(shí)也提高了自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性。在該煤礦的綜采作業(yè)面上，主要應(yīng)用了自動(dòng)化輸送裝置、自動(dòng)化電液支架、自動(dòng)破碎機(jī)、自移式轉(zhuǎn)載設(shè)備以及能夠自動(dòng)進(jìn)行變頻調(diào)速的采煤設(shè)備。

2.3.2 自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用

在回采作業(yè)面的施工中，該煤礦通過(guò)PLC技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)信息共享，并通過(guò)集成自控系統(tǒng)的方式提高了各種機(jī)械設(shè)備之間的協(xié)調(diào)性。通過(guò)機(jī)載信息設(shè)備與外界的信息傳輸提高了監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋面積和監(jiān)控操作的有效性，從而實(shí)現(xiàn)了回采作業(yè)的無(wú)人值守。

該煤礦企業(yè)在自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)中主要通過(guò)自動(dòng)通信系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行信息傳輸，同時(shí)以PLC技術(shù)為核心，對(duì)作業(yè)面的各種自動(dòng)化信息設(shè)備進(jìn)行集成控制。在自動(dòng)化通信系統(tǒng)中主要采用的是總負(fù)荷中心的結(jié)構(gòu)方式，其主要構(gòu)成包括泵站PLC、交換站以及集成系統(tǒng)等。這一系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性，而且便于維護(hù)管理，不僅提高了對(duì)采煤作業(yè)輸送設(shè)備的監(jiān)測(cè)能力，也使得自動(dòng)化控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。此外，在該煤礦的自動(dòng)化通信系統(tǒng)中，其接口以及通信協(xié)議都采用了統(tǒng)一的工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程的故障診斷以及通訊訪問(wèn)。

2.3.3 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用流程

首先，自控系統(tǒng)將采煤機(jī)等設(shè)備所獲得數(shù)據(jù)信息向地面控站的計(jì)算機(jī)進(jìn)行傳輸。然后，通過(guò)自動(dòng)化控制或者采用人工控制的方式，利用PLC進(jìn)行編程，并發(fā)出信息指令，這樣就能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中故障因素，從而提高設(shè)備的使用率，減少設(shè)備故障對(duì)采煤作業(yè)的影響。同時(shí)，礦井通過(guò)自動(dòng)化的綜合性網(wǎng)絡(luò)通信，能夠及時(shí)地將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸給控制中心，并實(shí)現(xiàn)了煤礦的信息化建設(shè)。而位于地面的指揮中心能夠通過(guò)終端設(shè)備中顯示的圖像以及文字信息及時(shí)掌握采煤作業(yè)的進(jìn)展?fàn)顩r和機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況。通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使該煤礦采煤技術(shù)的自動(dòng)化水平得到了全面的提高。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高以及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，煤礦企業(yè)也應(yīng)在采煤作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)中加強(qiáng)先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用，并在實(shí)踐應(yīng)用中不斷對(duì)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，從而進(jìn)一步提高采煤的效率，并更好地保證采煤作業(yè)的施工安全，只有這樣才能全面提高我國(guó)煤礦企業(yè)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)煤礦企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，使煤礦企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中實(shí)現(xiàn)企業(yè)的生存與發(fā)展，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及社會(huì)生活提供更加可靠的能源保障。