李偉

摘 要：在煤礦生產(chǎn)中，采煤作業(yè)居于核心地位。但采煤作業(yè)必須在復(fù)雜的井下環(huán)境中進(jìn)行，危險(xiǎn)系數(shù)極高;而且采煤作業(yè)的勞動強(qiáng)度極大，長時(shí)間的采煤作業(yè)還會嚴(yán)重傷害采煤人員的身體健康。在采煤作業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù)，則可以降低采煤作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，并且提升采煤作業(yè)的效率。本文將就此方面展開論述。

關(guān)鍵詞：煤礦;采煤;自動化技術(shù);應(yīng)用

在煤礦生產(chǎn)中，采煤作業(yè)居于核心地位。但長期以來，各地煤礦實(shí)行粗放式采煤作業(yè)，機(jī)械化程度低、井下作業(yè)時(shí)間長、生產(chǎn)效率卻長期難以提高。因此，應(yīng)當(dāng)在采煤作業(yè)中主動應(yīng)用自動化技術(shù)。

一、在采煤作業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù)的意義

采煤作業(yè)必須在復(fù)雜的井下環(huán)境中進(jìn)行，采煤人員必須在40℃～60℃的井下高溫中工作，并時(shí)刻面對甲烷、二氧化硫、一氧化碳、硫化氫、二氧化氮、氨氣、氡氣等十多種有害氣體，在井下作業(yè)中，還可能出現(xiàn)瓦斯突出、沖擊地壓、地下水涌出等各種意外情況[1]。因此，井下采煤作業(yè)的危險(xiǎn)系數(shù)極高;而且采煤作業(yè)的勞動強(qiáng)度極大，長時(shí)間的采煤作業(yè)會嚴(yán)重傷害采煤人員的身體健康（風(fēng)濕病、肺塵病已經(jīng)成為采煤人員的職業(yè)病）。——在采煤作業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù)，可以有效降低采煤作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，降低百萬噸死亡率，并且提升采煤作業(yè)的效率，提升采煤作業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

二、自動化技術(shù)在煤礦采煤中的應(yīng)用

薄煤層開采，是長期困擾采煤作業(yè)的一個(gè)難題。眾所周知，薄煤層厚度較低（往往小于1.7米）、工作采高小，難以投入大批采煤人員進(jìn)行井下作業(yè)?！獞?yīng)用自動化技術(shù)，實(shí)行無人工作面采煤，則可以解決這一難題。

目前，國內(nèi)已經(jīng)有煤礦企業(yè)進(jìn)行了無人工作面采煤試驗(yàn)，并獲取了圓滿成功。進(jìn)行無人工作面采煤，需要使用配有FACEBOSS系統(tǒng)的自動化采煤機(jī)，并在采煤機(jī)上安裝姿態(tài)傳感器、傾角傳感器、紅外發(fā)射器;還要在薄煤層礦井內(nèi)每個(gè)液壓支架上安裝紅外發(fā)射器[2]?！詣踊擅簷C(jī)進(jìn)入礦井，推進(jìn)到某一液壓支架附近，接收到液壓支架發(fā)出的紅外信號;采煤機(jī)便能自行確定運(yùn)行的位置，并根據(jù)該位置的煤厚動態(tài)自動計(jì)算當(dāng)前采煤機(jī)前滾筒的采高和后滾筒的下切量。在采煤機(jī)沿平行煤壁或垂直煤壁方向開始自動采煤作業(yè)時(shí)，姿態(tài)傳感器則確定采煤機(jī)沿平行煤壁和垂直煤壁方向的傾角，用以補(bǔ)償因煤層傾角變化影響的采煤機(jī)的挖底和采高量。

國內(nèi)某煤礦薄煤層工作面，有176架液壓支架，采用無人工作面采煤，具體程序如下：①采煤機(jī)進(jìn)入工作面，向左進(jìn)行第一輪采煤作業(yè)，從第7根液壓支架處開始采煤，至第28根液壓支架住停止;②采煤機(jī)推進(jìn)到第28根液壓支架住后停止作業(yè)，向右轉(zhuǎn)向，開始第二輪采煤作業(yè)，從第28根液壓支架處開始采煤，至第7根液壓支架住停止;③采煤機(jī)推進(jìn)到第7根液壓支架住后停止作業(yè)，向左轉(zhuǎn)向，開始第三輪采煤作業(yè)，從第7根液壓支架處開始采煤，至第171根液壓支架住停止;④采煤機(jī)推進(jìn)到第171根液壓支架住后停止作業(yè)，向右轉(zhuǎn)向，開始第四輪采煤作業(yè)，從第171根液壓支架處開始采煤，至第148根液壓支架住停止;⑤采煤機(jī)推進(jìn)到第148根液壓支架住停止作業(yè)，向左轉(zhuǎn)向，開始第五輪采煤作業(yè)，從第148根液壓支架住開始采煤，至第171根液壓支架住停止;⑥采煤機(jī)推進(jìn)到第171根液壓支架住停止作業(yè)，向右轉(zhuǎn)向，開始第六輪采煤作業(yè)，從第171根液壓支架住開始采煤，至第7根液壓支架住停止。如此循環(huán)推進(jìn)，在整個(gè)無人工作面采煤過程中，地面的操作人員通過主控計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)獲取采煤機(jī)的位置，對采煤機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控[3]。

三、展望采煤自動化技術(shù)未來的發(fā)展

盡管國內(nèi)采煤自動化技術(shù)取得了一定的進(jìn)展，但總的來看，國內(nèi)采煤自動化技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比仍存在著較大的差距;這也意味著國內(nèi)采煤自動化技術(shù)還有極大的上升空間。

展望采煤自動化技術(shù)未來的發(fā)展，我們認(rèn)為：采煤自動化技術(shù)將向機(jī)器人采煤與物聯(lián)網(wǎng)采煤融合的方向發(fā)展。所謂機(jī)器人采煤，指的是采煤作業(yè)中使用全自動化刨煤機(jī)，根據(jù)計(jì)算機(jī)設(shè)定的深度對煤層進(jìn)行自動截割（目前，在德國、美國等發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)廣泛采用全自動化刨煤機(jī)[4]）;所謂物聯(lián)網(wǎng)采煤，指的是在采煤作業(yè)中廣泛使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：在井下及井下機(jī)械設(shè)備、液壓支架上大量設(shè)置無線射頻傳感器、靜態(tài)傳感器、動態(tài)傳感器，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)感知層;使用移動通信技術(shù)、M2M技術(shù)，構(gòu)建高效的傳輸層;使用大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、人工智能技術(shù)，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層與服務(wù)層，而后實(shí)施精細(xì)化的采煤作業(yè)。——將機(jī)器人采煤與物聯(lián)網(wǎng)采煤融合起來，通過物聯(lián)網(wǎng)，利用無線射頻傳感器掌握井下的各種參數(shù)，采用遠(yuǎn)程通信技術(shù)、自主定位技術(shù)、自動導(dǎo)航技術(shù)來控制機(jī)器人進(jìn)行精細(xì)化采煤，利用無線射頻傳感器、靜態(tài)傳感器、動態(tài)傳感器掌握機(jī)器人的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)并不斷進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，必將進(jìn)一步提高采煤作業(yè)的效率。

結(jié)束語

采煤作業(yè)，伴隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)。所以，采煤作業(yè)也將隨著當(dāng)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展而不斷向前發(fā)展。在采煤作業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù)，必將大幅提升采煤作業(yè)的效率，并推動我國煤礦生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級。因此，這方面的問題值得我們進(jìn)一步深入研究。

參考文獻(xiàn)

[1]高燕京.采煤機(jī)自動化及智能化控制技術(shù)分析[J].當(dāng)代化工研究，http：//kns.cnki.net/kcms 2020（13）：68-69.

[2]楊永亮.煤礦采煤技術(shù)發(fā)展與采煤自動化技術(shù)[J].石化技術(shù)，2020，27（06）：364-365.

[3]王超.礦井采煤機(jī)自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2020，35（05）：226-227+275.

[4]白會瓊.談煤礦采煤技術(shù)的發(fā)展與自動化技術(shù)的應(yīng)用[J].智能城市，2018，4（24）：55-56.