煤矿掘进机电控系统应用

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摘要：为了全面提高煤矿行业在掘进工作面的生产效率与安全性，企业需要结合实际情况并提出符合自身复杂地质条件施工的掘进工艺，针对当前我国煤矿业发展现状以及影响掘进机电控的因素展开分析，并提出机电自动化技术的具体应用，确保自动化技术能够更好地为煤矿开采作业提供帮助，推动煤矿行业实现可持续发展。

关键词：掘进机机电技术生产效率自动截割技术

引言

在我国社会经济建设发展过程中，煤矿行业的发展具有一定的促进作用，它不仅体现着我国国民经济基础建设的效率和进程，也体现出了国民生产总值的提升。所以，为了全面提高煤矿行业在掘进工作面的生产效率与安全性，必须要充分利用现代化技术手段，从而提高机电自动化技术的应用水平，以此来优化煤矿行业的掘进体系，确保我国煤炭行业能够实现健康稳定的发展，并从中获取良好的经济效益，为我国现代化社会基础建设提供有力支持。

1当前我国煤矿业发展现状

目前，我国煤矿行业在国际范围内已处于领先地位，不仅煤矿日产量远超于其他各国，同时也拥有千万吨级的煤矿装备量。伴随着我国社会经济和科学技术的不断发展，虽然信息、通信以及微电子领域都处于遥遥领先的发展地位，但是在日常煤矿开采过程中依然存在一定的问题[1]。比如生产安全性较低、煤矿开采技术落后等等，对我国煤矿行业的稳定发展造成了严重影响。基于此针对当前我国煤矿业发展现状以及影响掘进机电控的因素展开分析。

2影响掘进机电控的因素

2.1技术的安全性

从技术安全层面看，影响掘进机电气控制的因素有内、外两个方面。外在，煤矿井下特殊气体如瓦斯、一氧化碳等因素，入井机电设备必须符合入井防爆标准。为了保护其内部PLC、接触器、保护传感器等核心电气控制部件，其防爆性能必须符合煤矿防爆外壳标准的要求，并对其内部的PLC、接触器、保护传感器等进行了改进。内部技术的安全性主要指的是电气控制系统的安全和电气控制系统程序逻辑功能的正确性。电气控制系统程序必须满足工作面现场工作的所有技术和安全要求，更要保证可靠的操作时间，而与其配套或辅助控制程序的保护、执行元件，更需要进行定期功能测试和试验，以确保电气控制系统的正常运行。

2.2通信的可靠性

电气控制系统的智能化已经扩展到矿山电气设备的更新，PLC与计算机、触摸屏、设备井的通联，都离不开通信系统。井下不仅有复杂地质条件外，还有复杂的电气环境。EMI对通信线路和通信设备构成威胁，为提高通信可靠性，应采用数据校验、多次握手通信等方法，推广使用可靠的通信方式，提高控制指令的可靠性。

2.3电磁的兼容性

电控系统一般用弱电控制系统来控制强电，在电控箱中，既有强电启动电动机通过接触器通过，又有PLC控制的继电器的弱电控制和保护。大电流干扰弱电干扰，造成继电器误动，甚至影响PLC内部存储结构的破坏，从而导致主机故障。所以，电控系统的电磁兼容性应引起重视。目前，采取了独立型壳体封闭式PLC、模拟输入信号与数字信号分离、采用独立变压器向PLC供电等方法，提高PLC的电磁兼容水平，如图1所示。2.4防尘和防振钻孔要在岩石、煤体上开凿作业，振动、粉尘、水分等都是不可忽视的因素。通过增加防振垫片，固定电控单元，在电控室设置化学干燥剂等措施，可以有效解决振动和潮湿问题。

3机电自动化技术在煤矿掘进方面的具体应用

3.1掘进机自动截割技术

掘进机自动截割技术主要是利用掘进工作期间的两种不同状态所研发出来的[2]。在煤矿掘进施工中，一种是对心掘进，另一种是偏心掘进。其中，偏心掘进是在掘进机在施工面掘进过程中，受煤层结构和设备强度等各方面因素的影响而出现噪音过度干扰和震动的状态，从而对正常掘进方向造成了影响。为了有效解决这一问题，则需要相关技术人员结合煤矿开采施工的实际需求，合理设置掘进机的切割方向与截割断面，利用数控技术、传感器以及机械控制系统来决定截割头的位置坐标，以此来使掘进机能够按照相应的系统需求完成工作，提高掘进施工的精度和方向。在此技术应用期间，需要相关技术人员对想到尺寸、方向以及煤层结构进行充分了解，在此基础上进行合理规划，利用这些信息来制定出掘进机的截割范围与方向，如图2所示。

3.2掘进机自动纠偏技术

通常情况下，掘进机中每个施工内容都包括截割、装运煤等环节，而结合机电自动化系统的相关设置，掘进机在每次循环工作完成之后，都需要按照下一步计划来调整方向与操作。并且为了能够使每个工作循环步骤连接在一起，工作人员可以利用掘进机自动纠偏技术，在前期录入巷道结构的基础上，使掘进机能够按照工程需求来完成自动纠偏，以此来顺利完成循环施工。该技术在应用期间，主要涉及到以下几点问题。首先，掘进机需要自行判断巷道中心线具体位置，并始终确保行进方向与中心线相一致。对此不仅需要安装三维电子罗盘来帮助掘进机根据地磁方向来计算行进偏差，同时还要利用超声波检测技术来计算巷道中心线和掘进机中心线之间的偏差。以此来实现自动纠偏的目的，如图3所示。其中θ为掘进机中心线与行进方向的角度。

3.3掘进机煤岩识别技术

由于煤矿巷道的地质结构环境十分复杂，所以煤层和岩石层经常会出现相互交替的问题，这种问题不仅对掘进机掘进工作十分不利，甚至还会对其设备造成一定的损伤[3]。通常情况下，当掘进机截割遇到岩石层的时候，设备电流、压力以及电机等属性都会发生十分明显的变化。而正是这种差异化，就会导致掘进机负荷程度受到影响，甚至还会影响到设备的使用寿命。所以为了避免岩石层对掘进机头造成损坏，则需要利用自动识别煤层技术，在针对底板进行截割时，如果掘进机遇到岩石层，那么就可以通过传感器的自动反馈来降低工作速度，以此来减少掘进机的负荷程度，有效确保其使用寿命。此外，当掘进机通过岩石层到达煤层之后，工作速度就会恢复到正常属性值，以此来提高掘进机工作效率，如图4所示。

3.4自动监控技术

虽然目前煤矿行业在掘进过程中都会利用大型工业设备来完成掘进工作，但是为了能够对施工现场进行实时监控，必须要有相关施工人员利用掘进监控技术，精准了解作业面的综合信息。在此期间，利用计算机模拟技术，对施工现场情况进行判断，以此来保证煤矿巷道结构的稳定性，使其能够正常运行。对此，必须要将数据采集装置、存储装置以反馈装置，利用自动化系统来进行合成，通过PC机控制系统，完成掘进内容检测。如果发现作业面出现任何问题，那么就要立刻停止开采作业，避免出现重大危险事故。

3.5强化安全管理

虽然我国煤矿掘进机电控系统的安全管理相对稳定，但要做好安全管理，还需要继续努力，相关人员可从以下几方面着手。首先是加强安全管理。为了提高采掘机电控系统的安全性，必须在设计和使用过程中建立合理的安全管理体系，以提高掘进机电控系统的安全性。只有完善安全管理的内容，才能有效地保证电气控制系统的使用安全。其次是采取安全措施。良好的安全措施是煤矿掘进机电控系统的有效保障。对此，有关人员在设计之初，应针对煤矿掘进机的安全问题，制定安全措施，提升问题解决能力，确保电控系统的可靠性。

4结语

从现有煤矿开采作业中的自动化技术分析来看，要想促使煤矿行业安全稳定发展，就必须要在加强安全防护的同时，保证原煤运输和材料运输自动化同步进行，只有从此类问题角度出发，才能够真正解决煤矿掘进工作面的问题，确保自动化技术能够更好地为煤矿开采作业提供帮助，推动煤矿行业实现可持续发展。考虑到这一点，相关人员应充分重视掘进机电气控制系统的重要性，并在其不断发展和完善的过程中不断提高其可靠性，提升行业发展水平。

参考文献

[1]张栋.机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用探究[J].矿业装备，2020（4）：42-43.

[2]李海生.机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用[J].机械管理开发，2020，35（2）：229-230.

[3]李旭.机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用研究[J].内蒙古煤炭经济，2020（2）：55.

作者:赵良 单位:晋能控股煤业集团永定庄煤业公司机掘一队