采煤自動化和智能化開采技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：從了解東峰煤礦基本情況和煤礦采煤技術(shù)需遵循的原則入手，結(jié)合自動化技術(shù)和智能化技術(shù)的具體應(yīng)用及優(yōu)勢來探討發(fā)展趨勢，致力于更好地推進技術(shù)升級并提高采煤效率。

關(guān)鍵詞：自動化；智能化；開采技術(shù)；東峰煤礦；應(yīng)用；發(fā)展

0引言

山西蘭花集團東峰煤礦有限公司（以下簡稱東峰煤礦）在發(fā)展過程中，根據(jù)采煤作業(yè)的具體情況及安全生產(chǎn)要求，積極開展自動化生產(chǎn)和智能化建設(shè)，切實提高采煤效率，通過發(fā)揮相關(guān)技術(shù)的支撐作用來緩解在采煤過程中存在的規(guī)范性問題和安全性問題，從而加快技術(shù)革新進程并推動能源領(lǐng)域發(fā)展。

1東峰煤礦基本情況及采煤技術(shù)需遵循的原則

1.1東峰煤礦基本情況東峰煤礦位于山西省高平市原村鄉(xiāng)境內(nèi)，工業(yè)場地距高平市區(qū)約15km，隸屬于山西蘭花煤炭實業(yè)集團有限公司，地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°44′01″-112°47′07″，北緯35°45′00″-35°48′04″。東峰煤礦為山西蘭花煤炭實業(yè)集團有限公司核心礦井之一，礦井3號煤層現(xiàn)保有儲量大、煤層賦存穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造簡單等特點。礦方為減少工作面人員配置、提高工作面開采效率、降低回采工作面安全隱患，近年來逐步推進礦井3號煤層3202工作面智能化建設(shè)工作。

1.2采煤技術(shù)需遵循的原則在當(dāng)前競爭越來越激烈的市場環(huán)境下，煤礦企業(yè)需要提高對采煤技術(shù)的優(yōu)化重視程度，積極推廣應(yīng)用新開采技術(shù)來實現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)，同時需要明確新時代發(fā)展需求，做好對技術(shù)應(yīng)用的分析工作。從這一角度講，在煤礦采煤技術(shù)方面，需要遵循創(chuàng)新性原則：第一，需要應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)和高效設(shè)備來充分滿足當(dāng)前各領(lǐng)域?qū)δ茉促Y源的需求。第二，在提高機械化水平的過程中，加快實現(xiàn)自動化和智能化發(fā)展，并由此建立專門性的操作機制和管理體系，這樣的變革可以有效改進傳統(tǒng)的以人為操作為核心的采煤工作模式[1]。在具體的應(yīng)用方面，還需要充分遵循安全性原則，要在確保安全生產(chǎn)的前提下提高采煤效率和產(chǎn)量，并在這一過程中降低采煤作業(yè)所耗費的資源及資本，這樣才能切實提高整個作業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造更多的收入，從而增加在采煤技術(shù)和采煤工藝方面的投入力度。

2采煤自動化技術(shù)在東峰煤礦的應(yīng)用及發(fā)展

2.1采煤自動化技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1.1在礦井提升機系統(tǒng)中的應(yīng)用在采煤作業(yè)中，礦井提升機可能受系統(tǒng)影響而出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。為此，東峰煤礦將自動化技術(shù)應(yīng)用在礦井提升系統(tǒng)中，借此來提高整體控制系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和安全性。除此之外，微處理器的應(yīng)用還可以滿足多重尋址目標(biāo)，這對于進一步提高機械設(shè)備的自診能力而言具有重要意義，同時在提高采煤作業(yè)的自動化水平方面發(fā)揮著重要作用。

2.1.2在采掘設(shè)備中的應(yīng)用受復(fù)雜的井下作業(yè)環(huán)境影響，作業(yè)人員面臨著瓦斯和煤塵等因素的影響?；诖耍瑬|峰煤礦建立并完善自動化控制系統(tǒng)，將相關(guān)技術(shù)應(yīng)用在大型采掘設(shè)備中，通過應(yīng)用電牽引采煤機來提高采掘作業(yè)的便捷程度和規(guī)范程度。自動化技術(shù)在采掘設(shè)備中的應(yīng)用可以有效規(guī)避人工操作所存在的失誤問題，從而保障整個采煤作業(yè)安全有序推進。

2.1.3在檢測監(jiān)測設(shè)備中的應(yīng)用在實際的采煤作業(yè)中，除了將自動化技術(shù)應(yīng)用于提升機、傳送帶和采煤機等生產(chǎn)環(huán)節(jié)外，在監(jiān)測設(shè)備方面的應(yīng)用也很常見。東峰煤礦充分發(fā)揮自動化技術(shù)作用來完善煤礦監(jiān)測設(shè)備，從源頭最大程度的阻止安全事故的發(fā)生。例如，東峰煤礦應(yīng)用這一技術(shù)來探測煤礦作業(yè)環(huán)境，判斷是否可以作業(yè)，從而為井下工作人員的生命安全提供保障。

2.2采煤自動化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢一方面，與傳統(tǒng)的煤礦采煤作業(yè)相比，采煤自動化技術(shù)的應(yīng)用可以充分實現(xiàn)全程視頻監(jiān)控和運行狀態(tài)監(jiān)測，不僅可以及時了解井下采煤設(shè)備的運行狀態(tài)及作業(yè)人員的工作狀態(tài)，還可以實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的監(jiān)控。例如，東峰煤礦應(yīng)用自動化技術(shù)來發(fā)揮預(yù)警和示警作用，避免在采煤過程中出現(xiàn)違規(guī)操作和人為失誤現(xiàn)象，由此來降低出現(xiàn)安全事故的可能性[2]。另一方面，在現(xiàn)階段煤礦生產(chǎn)作業(yè)過程中，自動化技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的高效處理，有效改變傳統(tǒng)粗放式管理模式，顯著提高設(shè)備管理的精確程度，更好地滿足煤礦企業(yè)生產(chǎn)需要。同時，自動化技術(shù)的應(yīng)用還可以緩解煤礦采煤作業(yè)受人為因素影響而導(dǎo)致的效率偏低等問題，這意味著可以在保障煤炭資源質(zhì)量的同時提高工作效率，東峰煤礦應(yīng)用自動化軟件及設(shè)備來實現(xiàn)對設(shè)備的遠程操作，從而提高作業(yè)效率。

2.3采煤自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢在未來的發(fā)展中，為了更好地實現(xiàn)采煤自動化技術(shù)的推廣應(yīng)用，相關(guān)檢修人員需要提高專業(yè)技能并掌握核心技術(shù)，做到快速處理工作面故障問題。由于采煤自動化技術(shù)在應(yīng)用過程中需要使用大量的機電設(shè)備，尤其是需要應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)等，這些新的理念和技術(shù)對設(shè)備檢修人員提出了更高的要求，因此需要在提高專業(yè)技能的同時樹立安全意識和規(guī)范操作意識。針對采煤技術(shù)應(yīng)用過程中存在的潛在安全隱患，要樹立風(fēng)險意識，在充分保障安全的情況下做好設(shè)備調(diào)試和維修工作。東峰煤礦積極開展技術(shù)創(chuàng)新工作，開展煤巖自動識別技術(shù)創(chuàng)新，積極應(yīng)對復(fù)雜地質(zhì)采煤機滾筒不能自動調(diào)高的問題，通過引用天然射線和紫外線等來更好地滿足復(fù)雜地質(zhì)條件下采煤機滾筒自動調(diào)整的需要。

3采煤智能化技術(shù)在東峰煤礦的應(yīng)用及發(fā)展

3.1煤礦智能化開采的含義煤礦企業(yè)想要提高采煤技術(shù)的智能化程度，需要在實現(xiàn)機械化開采和自動化開采的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮信息化和工業(yè)化的融合作用來提高采煤技術(shù)的創(chuàng)新性，從而滿足不需要人工直接干預(yù)就可以實現(xiàn)自主導(dǎo)航和獨立采掘等功能的目標(biāo)?；诖?，東峰煤礦積極開展技術(shù)研發(fā)和設(shè)備升級，推廣應(yīng)用綜采成套裝備智能系統(tǒng)，這些技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)對巷道的遠程操控，極大程度提高了采煤作業(yè)的安全性和高效性[3]。

3.2采煤智能化技術(shù)在東峰煤礦的具體應(yīng)用隨著智能化技術(shù)的應(yīng)用，東峰煤礦技術(shù)人員可以在綜采工作面自動化監(jiān)控中心遠程觀察到采煤作業(yè)面的具體情況，通過語音進行調(diào)度和調(diào)控；還可以實現(xiàn)對采煤作業(yè)設(shè)備的遠程操控和遠程監(jiān)測，由此來為井下作業(yè)人員提供更加安全可靠的信息支撐[4]。主要體現(xiàn)在如下方面：第一，東峰煤礦將視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入智能化控制系統(tǒng)，智能化控制系統(tǒng)結(jié)合采煤機精確定位系統(tǒng)給出的采煤機精確位置，實現(xiàn)在井下顯示器和地面分控中心顯示器上跟隨采煤機位置的變化自動切換顯示的畫面，使得顯示器能夠?qū)崟r監(jiān)控采煤機截割部的狀態(tài)和截割部位液壓支架及煤墻的狀態(tài)。第二，東峰煤礦積極建立工作面視頻系統(tǒng)，在運行過程中通過獲取采煤機位置信息。當(dāng)采煤機開始割煤時，視頻畫面會跟隨采煤機進行切換，保證在監(jiān)控中心的操作人員可實時跟蹤到采煤機附近的設(shè)備與人員信息，并能根據(jù)工作面情況及時發(fā)出相應(yīng)的遠程控制指令，確保設(shè)備與人員安全。第三，東峰煤礦建立工作面放頂煤自動控制系統(tǒng)，如收發(fā)器等裝置。其中，支架控制器通過驅(qū)動電磁先導(dǎo)閥的開合來控制放煤支架的液壓元部件，從而控制支架動作。在放煤過程中，下落的煤塊或矸石砸落在支架的尾梁上產(chǎn)生不同的振動信號，由于煤塊和矸石的硬度不同，其產(chǎn)生的振動信號強度也不同。煤矸識別傳感器根據(jù)識別振動信號的強度來判斷下落的是煤塊或者矸石。煤矸識別傳感器通過采集、分析處理這些振動信號以判斷煤塊下落量及矸石下落狀態(tài)，并將處理結(jié)果通過無線收發(fā)器發(fā)送給支架控制器。支架控制器軟件是依據(jù)放煤工藝并結(jié)合現(xiàn)場放煤要求開發(fā)的，該軟件能自動執(zhí)行放煤動作，并依據(jù)接收到的相關(guān)振動信號判斷放煤狀態(tài)，根據(jù)放煤要求自動控制支架的放煤過程。

3.3采煤智能化技術(shù)的發(fā)展趨勢目前，采煤智能化技術(shù)在應(yīng)用方面存在一些難點問題，例如在采煤作業(yè)過程中打破煤層中的應(yīng)力平衡，這會導(dǎo)致礦山壓力增加，從而出現(xiàn)瓦斯和水突然涌出的情況，對作業(yè)的安全性造成極大威脅。此外，還需要解決設(shè)備可靠性問題、采煤惡劣環(huán)境下可視化難題和復(fù)雜條件下自感知技術(shù)難題，這些問題的存在直接影響到采煤智能化技術(shù)的應(yīng)用效果和安全生產(chǎn)效率[5]。在未來發(fā)展中，隨著信息技術(shù)尤其是光電技術(shù)在采煤作業(yè)中的推廣應(yīng)用，對于進一步提高采煤技術(shù)的智能化水平而言具有重要意義。煤礦企業(yè)需要做好對新技術(shù)的引入和對傳統(tǒng)技術(shù)的升級，東峰煤礦可以借助實時三維GIS智能化開采導(dǎo)航技術(shù)來實現(xiàn)對井下作業(yè)設(shè)備及人員的自動定位，從而實現(xiàn)安全監(jiān)控和精確開采，最大程度保障對整個采煤作業(yè)的控制效果和監(jiān)控力度。

4東峰煤礦采煤技術(shù)的發(fā)展革新趨勢

受傳統(tǒng)的技術(shù)觀念和工藝理念影響，我國部分煤礦企業(yè)的采煤技術(shù)在應(yīng)用方面存在不穩(wěn)定問題，同時在采煤效率和安全性方面也存在一些隱患[6]。為了進一步提高煤礦采煤技術(shù)和采煤方法的革新力度，東峰煤礦需要結(jié)合當(dāng)前市場經(jīng)濟發(fā)展需要和工業(yè)建設(shè)革新要求來深入探索采煤技術(shù)發(fā)展趨勢，更好地實現(xiàn)自動化和智能化發(fā)展，建立出系統(tǒng)完善的管理體系和運行機制。首先，東峰煤礦需要突破傳統(tǒng)采煤方式的理念限制和方式束縛，更好地實現(xiàn)集約化生產(chǎn)發(fā)展。與傳統(tǒng)的方式相比，集約化生產(chǎn)可以有效減少生產(chǎn)操作步驟，同時可以提高采煤效率[7]。其次，東峰煤礦要及時更新采煤作業(yè)所使用到的機械設(shè)備，提高勘探工作的效率和質(zhì)量，正確引進并應(yīng)用自動化機械設(shè)備和智能化機械設(shè)備來提高作業(yè)效率，同時要在實踐應(yīng)用過程中實現(xiàn)優(yōu)化創(chuàng)新，更好地保障生產(chǎn)水平和作業(yè)人員生命安全。最后，東峰煤礦要加快引進數(shù)控管理理念，更好地推動煤礦行業(yè)實現(xiàn)智能化發(fā)展，引用具有現(xiàn)代化發(fā)展特點的數(shù)控設(shè)備。這不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對開采區(qū)客觀環(huán)境的全面分析和數(shù)據(jù)傳輸，而且可以有效簡化開采作業(yè)步驟和流程，從而提高整體管理效率，對于加快建立出完善的自動化和智能化管理模式具有重要意義[8]。

5結(jié)語

為了更好地提高煤礦采煤作業(yè)效率，滿足當(dāng)前經(jīng)濟建設(shè)需要和工業(yè)建設(shè)需要，東峰煤礦需要科學(xué)的應(yīng)用自動化技術(shù)和智能化技術(shù)，借此來優(yōu)化傳統(tǒng)機械設(shè)備結(jié)構(gòu)并提高工藝操作水平，這對于進一步提升煤礦采礦效率和質(zhì)量具有重要作用。相關(guān)領(lǐng)域及企業(yè)也需要根據(jù)當(dāng)前在自動化技術(shù)和智能化技術(shù)應(yīng)用方面存在的問題進行探討解決，更好發(fā)揮新理念新技術(shù)作用來實現(xiàn)高效化生產(chǎn)和智能化運作，充分將低采煤作業(yè)的風(fēng)險，為煤礦行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展提供更好的技術(shù)條件和支撐。

參考文獻

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[8]王穎清.煤礦采煤技術(shù)的發(fā)展與自動化技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵分析[J].能源與節(jié)能,2021(7):219-220.

作者:宋強 單位:山西蘭花集團東峰煤礦有限公司