賈曉宇

（華電煤業(yè)集團 山西錦興能源有限公司，山西 呂梁 033600）

我國在進行礦產(chǎn)資源開采過程中，隨著礦井深度以及工作面的加深和擴大，許多影響采礦作業(yè)的問題不斷出現(xiàn)，如工作面生產(chǎn)條件差、多種安全隱患等，都會限制采礦作業(yè)的高質(zhì)量安全的進行。為解決采礦出現(xiàn)的問題，優(yōu)化采礦工作面的作業(yè)條件，自動化綜采工作面技術(shù)正在積極的應用，該技術(shù)既能提升采礦工作的質(zhì)量效率，還能降低采礦工作面的作業(yè)難度，從而推動我國采礦工藝技術(shù)的發(fā)展[1]。

1 自動化開采技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問題

目前，我國采礦工藝具有較高的自動化機械水平，并且在采礦作業(yè)中，采用機械化開采方式占整體71.58%。盡管我國采礦機械化程度相對較高，但是仍然要面對許多在開采過程出現(xiàn)的問題，主要出現(xiàn)的問題包括以下幾點：第一，在開采中使用的攝像系統(tǒng)，其分辨率較低，未能有效觀測所要開采區(qū)域的礦產(chǎn)分布情況。第二，進行機械化采礦時，采用的機械設備進行礦產(chǎn)切割時，會產(chǎn)生極大的振動，此時會破壞機械設備的穩(wěn)定性。第三，采礦使用的機械設備，構(gòu)建起的采礦系統(tǒng)缺乏穩(wěn)定性，尤其是通信系統(tǒng)的問題，導致機械設備在運行時，由于通信不及時，導致機械操作缺乏穩(wěn)定性。第四，采礦企業(yè)未能對機械設備進行維修和檢查，許多有質(zhì)量問題的設備仍然在進行采礦作業(yè)。

2 綜采工作面自動化系統(tǒng)的相關簡述

構(gòu)建自動化系統(tǒng)，需要在自動化技術(shù)以及綜合機械化采礦設備的基礎上，對采礦過程中所要進行的工作進行自動化操作。借助自動化技術(shù)以及綜合機械化采礦設備，建立起的綜采工作面系統(tǒng)，既能提升采礦的安全系數(shù)、質(zhì)量以及效率，還能有效降低存在的安全風險。綜采工作面自動化系統(tǒng)，是由多個采礦設備以及自動化技術(shù)組成，設備包括采礦機組以及運載機組。進入到采礦環(huán)節(jié)，采礦機組由采煤機、刮板機、液壓支架以及乳化液泵站組成，礦產(chǎn)都需要經(jīng)過上述設備完成開采工作。在運載機組中，主要由轉(zhuǎn)載機、破碎機、超前支護支架等設備組成。

構(gòu)建綜采工作面自動化系統(tǒng)，需要發(fā)揮以下幾點優(yōu)勢，保證采礦工作安全高效的進行：第一，在綜采自動化系統(tǒng)的核心，框架主要以焊接結(jié)構(gòu)形式，這樣可以提升框架的穩(wěn)定性和強度，避免在采礦時受到不同壓力以及惡劣條件的影響，出現(xiàn)采礦安全事故。第二，綜采自動化系統(tǒng)，可以在面對不同開采條件時進行變換，以便更好的進行開采工作。第三，綜采自動化系統(tǒng)具有較高的精準控制能力，并且可以快速安全穩(wěn)定的完成采礦工作。

3 采礦層開采關鍵技術(shù)

（1）支撐技術(shù)。在以往的采礦作業(yè)過程中，四連桿液壓支架是常見的支撐技術(shù)，盡管該技術(shù)可以發(fā)揮良好的支撐作用，但是自身具有加大的重量，在許多采礦作業(yè)中無法發(fā)揮支撐作用，如在薄礦層開采作業(yè)中。為在更多的采礦作業(yè)面中提升四連桿液壓支架的支撐性能，對傳統(tǒng)的四連桿液壓支架進行改進，在支撐油缸的兩端，通過與頂梁和底座進行鉸鏈連接，組成新的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以借助油缸控制頂梁，以此提升頂梁的支撐能力，從而產(chǎn)生良好的支撐效果。改進后的支撐結(jié)構(gòu)，需要在結(jié)構(gòu)上安裝紅外接收裝置，操作人員通過控制紅外線發(fā)射器，才能對四連桿液壓支架的位置、支撐性能進行控制。由于在采礦作業(yè)中會遇到各種負復雜的自然條件，需要在支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)配置傳輸裝置，并通過輔助攝像頭完成支撐結(jié)構(gòu)的操作[2]。

（2）電控自動化技術(shù)。在不同類型的礦區(qū)進行采礦作業(yè)時，由于開采空間較小等原因，需要將較大的開采設備進行重新安裝，使電源箱耦合器等開采設備，經(jīng)過重新安裝后可以進行采礦作業(yè)。根據(jù)采礦作業(yè)要求，對采礦設備進行調(diào)試，使設備的穩(wěn)定性和可靠性滿足要求后，可以使電控自動化技術(shù)發(fā)揮出應有的作用，既能將采礦使用到的設備進行集中控制，還能保證采礦過程中及時解決遇到的問題。

（3）綜采技術(shù)。在許多礦產(chǎn)開采作業(yè)中，面對不同類型的礦產(chǎn)，對使用的綜采技術(shù)都應進行調(diào)整。例如，在薄礦層開采過程中，由于轉(zhuǎn)機滾筒的橫截面積，都需要較寬的寬度和長度，在開采一段時間后，需要在所開采區(qū)域建立支撐結(jié)構(gòu)，并隨著開采范圍的擴大，擴建支撐結(jié)構(gòu)。另外，在進行不斷的開采作業(yè)時，開采設備在移動過程中，都應受到支護結(jié)構(gòu)的保護，支護結(jié)構(gòu)應不斷的移動，才能保證開采設備不會受到破壞。但是，由于開采空間較小，一旦采礦設備出現(xiàn)問題，需要進行待機維修時，應通過電液系統(tǒng)對設備進行自動化控制，避免設備在作業(yè)環(huán)境中受到破壞。在完成采礦作業(yè)后，需要將采礦設備運至空采集區(qū)，等待下一步的采礦作業(yè)安排。

（4）采礦機自動化技術(shù)。在不同空間的采礦區(qū)域內(nèi)，所使用的采礦機應進行適當?shù)恼{(diào)整，如需要在狹小的空間內(nèi)使用采礦設備，該設備的尺寸應進入到狹小空間內(nèi)，但是應注意的是，使用小型的機械設備開采時，不能采用斜切進刀的方式進行采礦。

采礦使用的設備，加快自動化技術(shù)的應用，可以使采礦設備具有良好的控制系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)，從而優(yōu)化傳統(tǒng)采礦設備低機械化、低效率通信等弊端。在自動化采礦技術(shù)發(fā)展過程中，通過雙向通信建立起的控制系統(tǒng)，操作人員為采礦設備設定精準的控制數(shù)據(jù)后，采礦設備會自行控制完成采礦工作。尤其是借助轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速計算技術(shù)，可以掌握設備的牽引速度以及控制精度，以便設備在開采時可以進行自動化生產(chǎn)。

對傳統(tǒng)的采礦設備進行自動化技術(shù)優(yōu)化和改進，既能提升采礦設備的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，還能有效控制采礦成本。但是，加強采礦設備的載波信號、輸送信號以及監(jiān)控中心的連接和管理，加快采礦設備集中化控制建設，以便工作人員可以簡單快速的完成采礦設備的操作。

4 綜采工作面自動化采礦工藝技術(shù)的應用

（1）采礦機自動化控制技術(shù)。為提升采礦的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，使用自動化采礦設備，工作人員為設備設定精準的參數(shù)，設備會按照參數(shù)的指示進行自動化生產(chǎn)。在采礦機中，牽引控制以及滾筒高度是重要的自動化技術(shù)組成部分，進入到采礦的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，采礦機會結(jié)合綜采工作面的實際條件，制定不同的開采方案。首先，應選擇適合采礦設備型號的刀具，并將刀具的切割參數(shù)存儲到自動化控制系統(tǒng)，以便設備在采礦時，可以根據(jù)參數(shù)控制采礦進刀量，以此獲得相應的開采量。在進行不斷的開采過程中，按照生產(chǎn)要求控制進刀量，即可完成相應的采礦任務。其次，記憶采礦技術(shù)作為采礦自動化控制技術(shù)重要的組成部分，工作人員對機械設備進行操作，將采礦各項記憶數(shù)據(jù)輸入到控制系統(tǒng)中，采礦設備進行采礦作業(yè)時，會按照記憶數(shù)據(jù)的指示完成開采工作，即便在開采中遇到問題，也能按照記憶數(shù)據(jù)做出相應的調(diào)整，以此在綜采工作面中提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

我國現(xiàn)有的采礦自動化控制技術(shù)，主要以交流電為主要方式牽引采礦機，并且在不斷應用中，交流電牽引采礦機技術(shù)發(fā)展較快，已經(jīng)成為綜采工作面應用最為廣泛的自動化控制技術(shù)。

（2）輸送機負載控制。對綜采工作面實際工作情況進行監(jiān)控，都需要通過輸送機負載控制系統(tǒng)完成的。在實際工作電流需要的數(shù)據(jù)、刮板鏈條受力等參數(shù)指導下，輸送機負載控制會對采礦機的采礦速度進行控制，以便獲得良好的采礦質(zhì)量和效率。

在綜采中使用到的輸送機，由于工作中受到大電流或者超負荷刮板鏈條的作用，輸送機會借助自動控制技術(shù)，對受到的不良影響進行調(diào)整，一般會對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行采集和分析，并將分析出的結(jié)果發(fā)送至采礦設備，采礦設備會按照自動化控制技術(shù)進行相應的變換，如降低采礦速度等，避免破壞綜采工作面的安全性和穩(wěn)定性。輸送機負載控制的方式，已經(jīng)發(fā)展成調(diào)速型液力耦合器控制方式，極大的提升傳統(tǒng)雙速電動起動方式的運行效率。

（3）液壓支架自動化控制技術(shù)。電液控制系統(tǒng)是液壓支架自動化控制技術(shù)重要的組成部分，主要由PM4作為主要控制器，在綜采工作面進行采礦作業(yè)時，采煤機的運行狀態(tài)是受到液壓支架系統(tǒng)控制，并且根據(jù)采礦機的運行方式以及所在的采礦區(qū)域，都會按照液壓支架系統(tǒng)的指令進行采礦生產(chǎn)。液壓支架自動化控制技術(shù)，需要在采礦設備上配置紅外接收器，通過發(fā)出的紅外線確定采礦設備的位置。為提升液壓支架自動化控制技術(shù)的優(yōu)勢，應加大采礦通用自動化機械元器件的研究和開發(fā)，并加強采礦自動化傳感器的精度和可靠性管理，最終實現(xiàn)采礦設備多維化、數(shù)字化以及集成化的發(fā)展目標。

5 結(jié)語

綜上所述，自動化綜采工作面應用在采礦工藝技術(shù)中，既能提升采礦的質(zhì)量和效率，還能有效控制采礦的成本，并且在面對復雜多變的綜采工作面條件時，借助自動化技術(shù)可以快速完成采礦任務，進而加快采礦行業(yè)朝向自動化控制技術(shù)方向發(fā)展，并為我國的采礦行業(yè)奠定堅實的基礎。