機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)工作面中的應(yīng)用

牟雷

鐵煤集團(tuán)大興礦 遼寧調(diào)兵山 112700

1 機(jī)械自動(dòng)化實(shí)際應(yīng)用情況

隨著我國(guó)煤炭工業(yè)的發(fā)展，煤礦機(jī)械化和自動(dòng)化水平的提高，綜合機(jī)械化及電氣自動(dòng)化在煤礦行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，為現(xiàn)代化煤礦實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效發(fā)揮了巨大的促進(jìn)作用。綜采工作面是煤礦生產(chǎn)最前沿的工作環(huán)節(jié)，也是最復(fù)雜的工作環(huán)節(jié)，其設(shè)備數(shù)量多，設(shè)備之間互相制約、相互協(xié)調(diào)，任何單一設(shè)備都無法脫離其它設(shè)備而單獨(dú)完成任務(wù)，同時(shí)這些設(shè)備的任何一個(gè)動(dòng)作還受地質(zhì)條件的限制，積極引進(jìn)和共同研發(fā)采煤新技術(shù)、新工藝、新裝備，切實(shí)提高單產(chǎn)單進(jìn)水平也是擺在煤礦從業(yè)者面前的一項(xiàng)重要任務(wù)。

2 機(jī)電自動(dòng)化在煤礦掘進(jìn)工作面中的應(yīng)用研究

本文以風(fēng)巷掘進(jìn)工作面皮帶、水泵，風(fēng)機(jī)集控一體化安裝與應(yīng)用為例進(jìn)行研究，為建立自動(dòng)化工作面積累經(jīng)驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、無人化礦井奠定基礎(chǔ)，避免讓更多的員工在危險(xiǎn)的環(huán)境下工作。該工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1805m，車場(chǎng)外圍運(yùn)輸系統(tǒng)主要由原戊戊8-22250 機(jī)車場(chǎng)返修改造而成，主要由出煤道、上山運(yùn)輸巷、風(fēng)巷外段運(yùn)輸巷、風(fēng)巷一號(hào)下山運(yùn)輸巷、風(fēng)巷中段運(yùn)輸巷、風(fēng)巷二號(hào)下山運(yùn)輸巷、風(fēng)巷里段運(yùn)輸巷、切眼八部分組成，意味著將安裝8 部膠帶運(yùn)輸機(jī)，該工作面采用綜掘機(jī)掘進(jìn)，風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)打幫錨桿，膠帶輸送機(jī)出渣，液壓鉆機(jī)施工頂錨及樹脂錨索，采用綜掘機(jī)掘進(jìn)。該工作面水文地質(zhì)情況中等，水源主要為頂板砂巖含水層、裂隙水及淺部老空水。

2.1 掘錨機(jī)組工作自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

掘進(jìn)機(jī)：在煤礦生產(chǎn)的所有設(shè)備中，掘進(jìn)機(jī)是非常重要的設(shè)備之一，可以有效提高掘進(jìn)技術(shù)的能力和水平，最終實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)工作的自動(dòng)化。在自動(dòng)化的技術(shù)運(yùn)用中對(duì)于掘進(jìn)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)定位、糾正偏差以及截制等工作內(nèi)容，再結(jié)合液壓方式，對(duì)電子等方面的技術(shù)進(jìn)行精確地?cái)?shù)據(jù)調(diào)整和控制。

錨桿：由于受到多方面的約束，進(jìn)行巷道斷面層的寬度控制直接關(guān)系到巷道的安全性能問題。由于巷道存在斷面，里面的構(gòu)造呈現(xiàn)著矩形的角度，對(duì)于周邊的巖石而言其硬度有限，接受來自各個(gè)方面的作用力，這在無形之中造成支護(hù)的壓力。結(jié)合以上研究和分析可知，對(duì)于支護(hù)方面開展深入的調(diào)查，發(fā)掘斷面層其周邊的巖石方面的壓力和相關(guān)的控制原理，對(duì)巖石進(jìn)行嚴(yán)格的控制，結(jié)合錨桿支護(hù)方面的參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)施，為此能全面構(gòu)造一個(gè)具有前配套的自主性能的鉆臂，并且根據(jù)掘進(jìn)巷配合來進(jìn)行操作，為能有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的臨時(shí)支護(hù)做好鋪墊，加固相關(guān)的支護(hù)措施，確保支護(hù)作用達(dá)到最大化，并且能夠擁有足夠的穩(wěn)定性和安全性能。

2.2 掘進(jìn)工作面風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸聯(lián)動(dòng)集控系統(tǒng)

由 風(fēng) 機(jī) 控 制 器 KHP178K（ 每 組 風(fēng) 機(jī) 配 置1 臺(tái)）、1 個(gè)KHP178K - Z 和風(fēng)筒傳感器、瓦斯傳感器、電流互感器組成，KHP178K 和 KHP178K - Z 之間采用 MODBUS R TU 通信協(xié)議，R S485 通信的 A、B 選用礦用屏蔽電纜。接線板的控制 AB 和語音 AB 都是直通接法，控制部分接入井下的防爆計(jì)算機(jī)和地面的上位工控機(jī)，語音接入傳輸接口上傳到地面的語音對(duì)講裝置。井下風(fēng)機(jī)控制器與下井皮帶終端控制器相連接，終端控制器可滿足井下操作人員操作皮帶時(shí)同時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)控管理。風(fēng)機(jī)的管理權(quán)限也由井下的信號(hào)接收器傳輸?shù)降孛?，避免了因風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，井下人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)造成事故，可由地面的上位工控機(jī)及時(shí)發(fā)出警告，地面人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行處理并通知井下人員，不但實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制也實(shí)現(xiàn)了地面、井下雙重監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)管理的目的，而且還進(jìn)一步縮短了故障排除時(shí)間，確保了設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)率[1]。

2.3 井下皮帶的集控系統(tǒng)

主站、檢測(cè)傳感等都是控制系統(tǒng)的重要組成部分，一般在膠帶機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)控制分站進(jìn)行安裝，這樣就能對(duì)膠帶機(jī)進(jìn)行有效的控制，提升對(duì)信號(hào)的檢測(cè)效率，對(duì)設(shè)備進(jìn)行可靠的控制；在對(duì)膠帶機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，不同的膠帶機(jī)有不同的分站，實(shí)現(xiàn)對(duì)膠帶機(jī)的單獨(dú)控制。在井下集中控制室中是主站的布區(qū)域，在對(duì)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，可以分為手動(dòng)與自動(dòng)2 種方式，一旦在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，就會(huì)對(duì)發(fā)生故障的位置與性質(zhì)進(jìn)行顯示，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)膠帶機(jī)和給煤機(jī)等啟停以及相關(guān)皮帶問閉鎖控制等的遙控。同時(shí)該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，還能對(duì)物料的探測(cè)、膠帶的速度和跑偏與溫度的保護(hù)等進(jìn)行檢測(cè)，這樣就能極大地提升煤礦機(jī)作業(yè)時(shí)的可靠性與安全性[2]。

2.4 控制運(yùn)輸過程

自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)于煤礦皮帶運(yùn)輸方面的控制有手動(dòng)化以及自動(dòng)控制。當(dāng)煤礦井下的皮帶運(yùn)輸相關(guān)設(shè)備，工作人員應(yīng)該可以用手動(dòng)進(jìn)行控制。自動(dòng)化的控制系統(tǒng)就可以按照預(yù)定的方式進(jìn)行皮帶設(shè)備運(yùn)輸，從而能由控制中央系統(tǒng)來把控。如若皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)出了故障或是問題，傳感器就能及時(shí)進(jìn)行反饋，中央控制器就能對(duì)信息進(jìn)行分析，反射出指令，停止相關(guān)的設(shè)備運(yùn)行。當(dāng)設(shè)備故障或是問題解除之后，中央控制器就能重新運(yùn)行指令，由此就能避免故障設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行，防范安全事故的發(fā)生[3]。

3 結(jié)語

現(xiàn)階段，我國(guó)煤炭的開采率仍然無法滿足我國(guó)工業(yè)發(fā)展的需求，并且煤礦開采工作中，也會(huì)因?yàn)樵O(shè)備的老化、礦井環(huán)境等多方面因素的影響，而為工作人員帶來威脅，只有良好的運(yùn)用煤礦設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)，才能夠真正地提升煤礦設(shè)備的安全性能與穩(wěn)定性能，從而確保工作人員的安全，進(jìn)一步提高煤礦開采工作的效率。