综采自动化采煤技术分析研究

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摘要：煤矿综采自动化采煤技术的应用，提升了煤矿开采的生产效率，符合当代社会的发展需要。该技术的应用提高了开采的安全性，减少了安全事故的发生，还实现了对综采工作面的远程操控，为采矿的安全生产提供了有利保障，可有效促进煤炭开采行业的可持续发展。鉴于此，主要对综采自动化采煤技术的应用优势及发展进行了分析。

关键词：煤矿；综采；自动化采煤

随着当前社会经济及科技的迅猛发展，煤矿自动化生产的程度也在不断提升。当前煤矿企业在信息化建设过程中基本上都认识到进行现代化生产的重要性，提升采煤技术的自动化程度是当前煤矿企业信息化建设的重要内容。国内采煤技术的发展是当前煤矿企业现代化生产转型的重要标志，为煤矿企业产业优化升级提供了重要助力。在煤矿自动化开采发展的过程中，电气自动化技术发挥了非常重要的技术支持作用，也是煤矿企业生产运行的重要助力，极大地提升了煤矿企业的综合生产力。因此必须对电气自动化技术在煤矿采、掘、运等生产环节中的应用进行探讨。

1综采工作面概述

综合机械化采煤简称综采，是指采煤工作面的全部生产过程，包括破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理、回采巷道运输及掘进过程的全部机械化。它的设备主要是“三机”及其他附属设备。“三机”即自移式液压支架、可弯曲刮板输送机、采煤机，其他附属设备有转载机、可伸缩的皮带运输机、乳化泵站及供电设备。煤矿综采工作面技术较为复杂，设备应用较多，当前煤矿一般要用到近200台设备及200组支架共同运转，自动化难度较高。目前的综采工作面系统一般分为五大系统，如表1所示。煤矿综采工作对自动化控制系统有较高的要求，以保证煤矿的高效运行及安全生产。综采工作面系统应能实现远程集中控制、就地集中控制、就地分布控制，这不仅能对工作面上的采煤机、运输机、破碎机、转载机等进行监测和控制，也能对供电系统、动力系统进行监测和控制。同时综采工作面应具备各个工作点位的视频监测系统，系统故障时能第一时间完成故障检测。电路故障是导致井下事故的主要原因之一，必须具有可靠的过流保护系统，过流保护装置禁止出现误动和拒动，需要对井下瓦斯含量进行实时监测，应有警报和应急机制[1]。煤矿综采工作对自动化控制系统的要求如图1所示。由于中国对煤矿安全的要求越来越高，综采工作面 趋向于无人化方向发展，无人技术已成为了世界前沿技术。它最大的优点是人不在工作面内，通过无线或有线控制，实现割煤、转架、移动支架及顶板支护等工艺流程，最终达到生产自动化、信息化及智能化的目的。

2综采自动化采煤技术的应用优势

2.1有利于提高机械化水平

加强综采自动化采煤技术的应用，旨在提升煤矿开采工作的自动化水平，将开采人员的工作量保持在合理范围内，从而降低煤矿开采企业的人员雇佣支出，也有助于升级产业结构，保障煤矿开采发展。在综采自动化采煤技术中，计算机设备得到了广泛应用，借助计算机的应用，可迅速处理诸多数据资料，并为运算各种数据提供帮助，同时选取一部分数据，通过不断优化，推动综采自动化采煤技术效率的提升。

2.2有利于形成对高难度开采工作较高的应对能力

目前，煤炭资源呈现出明显的减少趋势，很难在浅地表开采煤矿，必须进行深层次的煤炭开采。借助综采自动化采煤技术，可以对地下深部开采中的负面影响因素，如高地应力和高瓦斯等予以控制，促进开采效率的提升，并防止出现开采安全事故。综采自动化采煤技术的功能主要体现在无人开采、系统检测等方面，其应用可保证开采工作的顺利完成。其中无人开采功能是指操作人员在远程操作设备的帮助下，在地面上就可遥控设备保证煤矿开采的顺利进行，避免出现地下开采事故，同时避免地下复杂因素影响开采工作的进行。针对不同的煤矿开采情况，应采取不同的煤矿开采技术，比如短壁综采法，该技术在空间小、煤层厚等的煤矿开采中具有较高的适用性，从而突破空间的限制性影响，不断提高煤矿开采效率[2]。

2.3有利于确保煤矿生产率的稳步提升

综采自动化采煤设备具有较高的自动化水平，其电液控制系统的性能优势主要体现在高速挖掘、开采及支护等。综采自动化采煤技术主要应用于采煤机械的钻井、设备安装、开采、运煤等中，且锚固技术也得到了广泛应用。在线监控、远程传送信息等是综采自动化采煤设备的重要功能，有助于提升矿井开采的智能化和自动化水平，确保矿井生产率的稳步提高，为煤矿企业的发展提供动力。比如自动化采煤机，可对不同煤层结构执行自动化割煤，即使煤层较硬，自动化开采速度快，综采自动化采煤设备的液压系统可结合不同受力情况，发挥监测反馈、自动调节等功能。在工作面较为特殊的情况下，综采自动化采煤设备的自动识别功能不可小觑，可给予操作者一定的提示。

3综采自动化采煤的关键技术

3.1煤矿机械的自动化技术

a)自动化机械定位。自动化机械定位技术为采煤机提供准确的截面切割位置。采煤机的自动化定位系统由多种组合的控制机械组成，其中基本的操作控件主要有PLC（可编程逻辑控制器）编程机械控制器、集中多端化控制中心及各种各样的组合型传感装置。在采煤机的探测部位安装红外线统筹发射装置，通过综合定位机械及监测采煤机的运行位置，控制采煤机的多功能性质切割。b)自动规划的机械定姿。在采煤机械开采过程中，针对具体出现的一系列状况，采煤的机械切割装置可准确运用定姿技术控制行进方向、机械运动方向、机械启动及集控性停止、机械的综合加减速等。

3.2自动化切割技术

a)机械自动设定记忆切割路线。在煤矿的统筹机械化开采中，机械操作人员控制采煤机沿着煤层截面进行切割，这样可以起到示范的作用。在机械自动设定记忆切割路线的情况下，对煤层切割位置及具体高度、截面、深度等信息进行处理，并让信息系统实现自动化存储。在切割过程中，控制中心安装记录仪器进行示范性操作，通过其来识别到煤层及具体切割位置，最大限度实现对采煤速度的循环控制。b)预设性质的切割轨迹。依据煤层厚度、地质解析状况、煤层硬度、底板的状态变化信息等，在预先设定的机械化控制中心对采煤机械进行切割轨迹的确定[3]。分析研究机械化综采、技术扫描、统筹探测等变化情况，并将这些变化情况传输到控制中心进行储存，结合实际情况对切割路线等进行具体分析处理。在综合化控制中心依据切割煤层的基准高度对机械进行全方位统筹控制，在对工作面进行处理时需对设备进行随时调控，对于煤层的基准高度要事先测量。

3.3无人化系统

a)位置检测方面。检测井下综采工作面的位置信息，是远程无人操作的重要工作内容之一，借助光栅实时检测采煤机的移位情况，并基于光栅实时检测原理进行分析，主要采用信号处理装置和光学传感设备，借助光照射，促使莫尔条纹的产生，再加强A/D（模数转换）转换技术的应用，不断调整采集的信号，从而确保采煤机位置信息感知的准确性。b)状态监控方面。采煤机主要包括截割部和牵引部，截割部归属于机械结构的范围，有助于传动减速机构可靠性能的提升，以此来进一步改善其整体结构。同时，远程控制技术的应用可为地面操作人员远程监视井下巷道创造条件，准确诊断采煤机关键部件，确保采煤机智能化水平的稳步提升，从而满足综采工作面的需求。

4综采自动化采煤技术的发展

4.1机械化水平高替代人工开采大部分工作

现在对综采自动化采煤技术的使用越来越成熟，其替换了大部分的人工开采工作，大幅度减少了工人的数量，降低了工人的工作强度，提高了效率。在进行自动化作业时，工人可对开采工作进行实时监控和及时调整，提高了开采的准确性，一旦发现设备运行不正常可及时终止开采工作，但之前的人工开采就很难做到如此精确的开采作业。不仅如此，自动化采煤设备还具备现代控制系统，可做到迅速的计算机计算，计算完成后还可实现对数据的存储，保证开采的后续工作顺利进行[4]。机械化采煤技术相对于人工开采来说，便于管理和实时监控，能及时纠正开采时的错误。一些地质比较复杂的煤矿，若采用人工开采，不仅会降低安全性，还会降低工作效率，但综采自动化采煤技术的应用就可避免上述问题的发生，人工无法操作的地方可以采用自动化采煤设备进行操作，避免出现由于无法开采而放弃开采难度较大资源的情况，大大提高了资源利用率，值得全国推广使用[5]。

4.2开采效率相对高

尤其在开采质量与速度上综采自动化采煤技术的发展极为迅速，由于其高效性，大大提高了煤炭产量。电液控制系统被运用于自动化采煤设备中，可避免人为因素对煤矿开采的影响。数据采集设备的使用具有实时性，可及时发现开采过程中遇到的问题，便于采取相关措施来解决问题，相对于以前的人工开采，增加了作业的安全性和有效性。不仅如此，该技术还具有远程控制功能，接收相关信息后可立即进行远程控制，体现了开采作业的智能性，有利于增加煤炭产量。自动化采煤技术的数据收集体系接收到数据信号后，可以有针对性地对不同的煤层进行自动化割煤，对于质地不同的煤层还可以调整切割速度，减少了人为干预所带来的误差，提高了资源利用效率。开采过程中出现问题时，设备可立即识别并进行内部判断，之后根据具体情况进行设备报警，机器操作者收到设备的报警信息后可及时进行干预和处理，避免可能出现的危险发生。此技术的应用加快了数据处理效率，同时提高了采煤效率，是煤炭开采业的强有力助手[6]。

5结语

随着社会经济与科技的迅猛发展，城市建设对于煤炭资源的需求与日俱增，因此对煤矿开采过程中综采自动化采煤技术的有效应用进行分析非常必要。主要分析了当前综采自动化采煤技术的相关内容，并从不同的方面分析和阐述了综采自动化采煤技术应用的有效性。煤矿综采自动化采煤技术的有效应用拓展了当前中国煤矿开采工作的新视野，能有效促进煤矿自动化生产和开采模式的优化和升级，避免传统煤矿生产过程中存在的问题和安全隐患，针对煤矿生产过程中的不安全因素能及时发现并解决，尽可能降低煤矿生产过程中安全事故的发生概率，促进煤矿企业经济效益和社会效益的共同提升。

参考文献：

［1］王峰.综采无人工作面自动化开采技术研究与应用［J］.工矿自动化，2015，41(7)：5-9.

［2］张良，李首滨，黄曾华，等.煤矿综采工作面无人化开采的内涵与实现［J］.煤炭科学技术，2014，42(9)：26-29.

［3］王国法.综采自动化智能化无人化成套技术与装备发展方向［J］.煤炭科学技术，2014，42(9)：30-34.

［4］王虹.综采工作面智能化关键技术研究现状与发展方向［J］.煤炭科学技术，2014，42(1)：60-64.

［5］王国法.煤矿综采自动化成套技术与装备创新和发展［J］.煤炭科学技术，2013，41(11)：1-5.

［6］黄曾华，苗建军.综采工作面设备集中控制技术的应用研究［J］.煤炭科学技术，2013，41(11)：14-17.

作者：段耀武 单位：晋能控股煤业集团临汾公司