導(dǎo)語：機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)的應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：煤礦采掘容易受地質(zhì)環(huán)境因素影響，采用機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)能夠在保證采掘作業(yè)安全的同時(shí)，提高工作效率和質(zhì)量?；诖?，文章對機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)及其在煤礦采掘中的應(yīng)用情況展開了分析，從煤巷截割、掘進(jìn)糾偏、煤巖識別等多個(gè)角度探討了煤礦掘進(jìn)工作面上機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)；煤礦掘進(jìn)；工作面

在復(fù)雜的地形、地質(zhì)條件下，煤礦開采具有較大的難度。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煤礦產(chǎn)業(yè)開始向著自動(dòng)化生產(chǎn)方向轉(zhuǎn)型，通過技術(shù)進(jìn)步解決煤礦開采難題，推動(dòng)行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。而在煤礦掘進(jìn)工作面上開展開采作業(yè)，想要達(dá)到高效生產(chǎn)目標(biāo)還要加強(qiáng)機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用，促使煤礦采掘水平得到整體提升。

1機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)及在煤礦采掘中的應(yīng)用

在工程機(jī)械領(lǐng)域，機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)占據(jù)重要地位。采取該技術(shù)對機(jī)械數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、處理，能夠使機(jī)械設(shè)備按照設(shè)定好的數(shù)據(jù)參數(shù)高效、精確地執(zhí)行動(dòng)作，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，保證生產(chǎn)質(zhì)量。作為交叉學(xué)科，機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊、光學(xué)等多個(gè)學(xué)科，伴隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，獲得了明顯技術(shù)優(yōu)勢，在煤礦采掘生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。在煤礦采掘中，掘進(jìn)面開采屬于系統(tǒng)工作，需要看成是一個(gè)整體來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，降低煤礦采掘難度。在采掘生產(chǎn)中，運(yùn)用各種自動(dòng)化設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對排水、通風(fēng)等各種信號的控制，使采掘工作效率得到提升，達(dá)到增收目標(biāo)。在煤層條件復(fù)雜、厚度存在顯著差異的情況下，需要利用綜合機(jī)械化設(shè)備實(shí)施掘進(jìn)，包含帶式輸送機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、錨桿機(jī)等，還要加強(qiáng)各種信號的測量。通過自動(dòng)化控制高效完成割煤、采煤、裝煤等各項(xiàng)工作，在保證掘進(jìn)工作安全的同時(shí)，使煤礦開采的日產(chǎn)量得到提高。因此，在煤礦掘進(jìn)工作面上，采用的機(jī)電自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各部分控制保持密切關(guān)聯(lián)，確保采掘面得到整體管控。通過對人力生產(chǎn)進(jìn)行替代，應(yīng)用機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)能夠排除人為因素帶來的干擾，使煤礦掘進(jìn)總體合格率和效率得到提升，也能為人員作業(yè)安全提供保障，減少危險(xiǎn)事故的發(fā)生，對煤礦企業(yè)來講具有重要意義。

2機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)工作面中的應(yīng)用

2.1煤巷自動(dòng)截割分析。煤巷為依據(jù)采掘斷面形成的輸出巷道，在采用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)截割分析，根據(jù)截割頭位置自動(dòng)開展作業(yè)。實(shí)際在巷道作業(yè)期間，掘進(jìn)機(jī)有對心和偏心2種不同狀態(tài)作業(yè)。處于對心狀態(tài)，掘進(jìn)機(jī)可以按照一般作業(yè)流程進(jìn)行機(jī)械操作。但如果遭遇傾覆力不平衡的情況，機(jī)械設(shè)備將發(fā)生偏心，還要加強(qiáng)截割面參數(shù)和軌跡的調(diào)整，在保證作業(yè)精度的同時(shí)，避免設(shè)備出現(xiàn)過大噪音或振動(dòng)。應(yīng)用自動(dòng)截割技術(shù)，需要利用導(dǎo)航獲得截割軌跡，確定截割頭坐標(biāo)，并通過DSP運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)作業(yè)閉環(huán)控制，保證設(shè)備能夠高效運(yùn)行。配合采用傳感器、數(shù)字控制等技術(shù)，合理設(shè)置作業(yè)參數(shù)，得到科學(xué)斷面切割軌跡，能夠使截割頭按照預(yù)設(shè)路線開展作業(yè)。采用DSP閉環(huán)控制方案，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度控制，保證截割面尺寸在設(shè)定范圍內(nèi)。結(jié)合控制要求，還要運(yùn)用相關(guān)理論加強(qiáng)截割范圍分析，以回轉(zhuǎn)臺為中心在巷道上進(jìn)行切球面投影。通過使切割范圍始終處于圓內(nèi)，不斷轉(zhuǎn)換作業(yè)位置，能使掘進(jìn)機(jī)在循環(huán)作業(yè)過程中按照指定線路進(jìn)行工作面截割。2.2掘進(jìn)自動(dòng)糾偏分析。在工作面掘進(jìn)過程中，需要采用掘進(jìn)機(jī)，配合采用液壓控制方式能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)精確調(diào)整，達(dá)到準(zhǔn)確定位和糾正偏差的效果。設(shè)置相關(guān)傳感器和控制開關(guān)，利用GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作識別，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作跑偏或閉鎖問題。將信息傳輸至中央系統(tǒng)，運(yùn)用算法進(jìn)行故障診斷和識別，能夠使問題得到及時(shí)處理。針對掘進(jìn)機(jī)，還要結(jié)合巷道中心線確定設(shè)備位置和運(yùn)行方向，判斷是否存在作業(yè)偏差。采用三維電子羅盤儀，能夠根據(jù)設(shè)備運(yùn)行方向和地磁正北方向夾角分析得到設(shè)備中心線與巷道中心線偏差距離。配合采用激光指向儀，在掘進(jìn)機(jī)左右布置超聲波測距儀傳感器，能夠根據(jù)距離和時(shí)差確定中心線與傳感器距離。按照技術(shù)規(guī)范，需要在設(shè)備左邊配置2個(gè)超聲波測距儀傳感器，右邊配置3個(gè)。采用二軸傾角傳感器，能夠?qū)ζ呛驮O(shè)備機(jī)身傾角進(jìn)行測量。經(jīng)過控制單元運(yùn)算后，可以得到調(diào)整角度和距離，然后利用電磁閥、行走馬達(dá)等控制裝置實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整，達(dá)到糾正掘進(jìn)機(jī)位置和運(yùn)行方向的目標(biāo)，確保掘進(jìn)機(jī)能夠始終按照目標(biāo)方向開展掘進(jìn)作業(yè)。2.3煤巖自動(dòng)識別分析。在煤礦采掘過程中，需要做到高效識別煤巖，以便使工作面的開采效率和采煤質(zhì)量得到提升。在不同地層深度，地質(zhì)條件存在明顯差異，使得開采作業(yè)將面臨不同難度。采掘設(shè)備能否與之適應(yīng)，直接影響煤層開采效果。而能否進(jìn)行周圍巖層硬度的準(zhǔn)確識別，從而實(shí)現(xiàn)采掘設(shè)備控制調(diào)整，將對煤層切割速率產(chǎn)生重要影響。應(yīng)用煤巖自動(dòng)識別技術(shù)，可以根據(jù)截割設(shè)備電機(jī)電流、轉(zhuǎn)速和油缸壓力變化確定巖石硬度變化，根據(jù)參與關(guān)系對煤層和巖石層進(jìn)行識別，確定二者分界面。對頂板和底板進(jìn)行截割過程中，可以采用該技術(shù)加強(qiáng)作業(yè)負(fù)荷分析，合理進(jìn)行煤巖界限判斷。如在底板截割過程中，軌跡在底板范圍遭遇巖石，可以判斷為夾矸，為保證作業(yè)安全，還應(yīng)將電磁比例閥速度調(diào)低。在底板以下遭遇巖石，可以判斷為底板，應(yīng)對截割頭進(jìn)行持續(xù)抬升，通過水平截割高效作業(yè)，直至恢復(fù)到原本作業(yè)形式。2.4井下自動(dòng)監(jiān)控分析。掘進(jìn)工作面位于井下，需要加強(qiáng)通風(fēng)、煤炭運(yùn)輸?shù)雀鞣矫婵刂乒芾恚ＷC井下作業(yè)高效開展。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控，能夠?qū)Ω黝愋盘栠M(jìn)行采集，為機(jī)械設(shè)備控制提供數(shù)據(jù)支撐。在掘進(jìn)作業(yè)期間，工作面可能排出瓦斯，需要利用通風(fēng)系統(tǒng)將瓦斯排出礦井，以免因井下瓦斯?jié)舛仍黾映霈F(xiàn)安全事故。從系統(tǒng)組成上來看，包含控制站、集控中心和終端。集控中心位于地面，能夠獲取通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)分析和顯示加強(qiáng)控制管理?？刂普居蒔LC控制器、光纖交換機(jī)等構(gòu)成，能夠采集和傳輸信息。采用監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行井下瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測，并利用智能通風(fēng)控制站實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行調(diào)節(jié)，能夠使井下通風(fēng)問題得到順利解決。針對煤炭運(yùn)輸環(huán)境，還要采用自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)完成設(shè)備溫度采集，以免因?yàn)樨?fù)荷重量過大導(dǎo)致電機(jī)長期超負(fù)荷運(yùn)行，出現(xiàn)溫度突破臨界值的情況，最終出現(xiàn)停機(jī)問題。布置溫度傳感器等裝置，能夠?qū)⒃O(shè)備溫度轉(zhuǎn)化為信號，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控確認(rèn)皮帶機(jī)工作狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)溫度過高，將利用電流變速器對電機(jī)電流進(jìn)行限制，避免設(shè)備出現(xiàn)過熱問題。2.5掘錨自動(dòng)切換分析。在工作面開展掘進(jìn)作業(yè)容易受復(fù)雜地質(zhì)條件影響，在環(huán)境較為惡劣的情況下，還要通過邊掘進(jìn)邊錨固保證作業(yè)安全。采用掘錨一體化機(jī)組，對掘進(jìn)設(shè)備和錨固設(shè)備實(shí)現(xiàn)聯(lián)合自動(dòng)化控制，能夠保證工作面得到安全支護(hù)，為各項(xiàng)掘進(jìn)作業(yè)開展提供全面保障。實(shí)際在巷道斷面位置，結(jié)構(gòu)安全將直接受到層寬影響。斷面構(gòu)造可能存在矩形角度，周邊巖石硬度不足，在承受各方壓力時(shí)將導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)面臨較大壓力。因此采用錨桿支護(hù)方式，還要嚴(yán)格控制巖石壓力。將錨固裝置與掘進(jìn)機(jī)聯(lián)動(dòng)控制，如圖1所示，需要配合掘進(jìn)巷進(jìn)行自動(dòng)化臨支護(hù)，并采用配套自主性鉆臂保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使支護(hù)作用得到最大限度發(fā)揮。具體來講，就是在掘進(jìn)機(jī)上方設(shè)置配套錨固裝置，在掘進(jìn)機(jī)不退機(jī)的條件下可以進(jìn)行頂幫錨桿支護(hù)。從錨固裝置整體結(jié)構(gòu)上來看，主要包含升降油缸、換向閥、頂架等部分，利用液壓系統(tǒng)帶動(dòng)油路進(jìn)行支護(hù)操作。在掘進(jìn)過程中，裝置能夠根據(jù)工作模式實(shí)現(xiàn)油路自動(dòng)切換，將掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)壓閥切換至錨固裝置油路，繼而順利實(shí)現(xiàn)錨桿支護(hù)。

3結(jié)論

為加快推動(dòng)煤礦生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，還要加強(qiáng)機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，使煤礦掘進(jìn)工作面的開采水平得到不斷提高，滿足企業(yè)的安全、高效生產(chǎn)要求。在實(shí)踐應(yīng)用過程中，還應(yīng)結(jié)合煤巷截割、掘進(jìn)糾偏、煤巖識別等各個(gè)環(huán)節(jié)的作業(yè)要求實(shí)現(xiàn)機(jī)電技術(shù)改進(jìn)，通過加強(qiáng)自動(dòng)化控制排除各種因素的干擾，使技術(shù)在工作面掘進(jìn)過程中發(fā)揮更大作用。

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作者:劉朗 單位:神東煤炭集團(tuán)大柳塔煤礦