羅永吉

[摘? ? 要]如今，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦掘進(jìn)技術(shù)也取得了一定的成就。其中最具有代表性的技術(shù)應(yīng)用就是煤礦掘進(jìn)機(jī)電自動(dòng)化及集中控制技術(shù)，該技術(shù)在煤礦掘進(jìn)工作中發(fā)揮了重要的作用。要想在復(fù)雜多變的環(huán)境下有效提高煤礦掘進(jìn)設(shè)備自動(dòng)化集中控制技術(shù)不是一件容易的事。煤礦企業(yè)需要結(jié)合實(shí)際情況展開優(yōu)化設(shè)計(jì)和管理，以便不斷推廣和應(yīng)用好自動(dòng)化集中控制技術(shù)。文章對(duì)當(dāng)前我國(guó)煤礦掘進(jìn)設(shè)備自動(dòng)化和集中控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并提出機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化集中控制技術(shù)的具體應(yīng)用和優(yōu)化管理。

[關(guān)鍵詞]煤礦掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備;自動(dòng)化集中控制技術(shù);具體應(yīng)用;優(yōu)化管理

[中圖分類號(hào)]TD67 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）04–000–03

Exploring and Analyzing the Automatic Centralized Control Technology of Electromechanical Equipment in Coal Mine Tunneling

Luo Yong-ji

[Abstract]Owadays， with the continuous progress of science and technology in my country， coal mine excavation technology has also achieved certain achievements， and has been effectively guaranteed in terms of production efficiency and production safety. One of the most representative technical applications is the electromechanical automation and centralized control technology of coal mine excavation， which has played an important role in coal mine excavation work. It is not an easy task to effectively improve the automation and centralized control of coal mine excavation equipment under complex and changeable environmental conditions. Therefore， coal mining enterprises need to carry out optimal design and management according to the actual situation， so as to continuously promote and apply automation and centralized control technology. This paper analyzes the current development status of my country's coal mine excavation equipment automation and centralized control， and puts forward the specific application and optimal management of electromechanical automation and centralized control technology.

[Keywords]electromechanical equipment for coal mine tunneling; automation and centralized control technology; specific application; optimized management

在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展過程中，煤礦行業(yè)也得到了一定的發(fā)展。它不僅體現(xiàn)著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)建設(shè)的效率和進(jìn)程，也體現(xiàn)了國(guó)民生產(chǎn)總值的提升。所以，為了能夠全面提高煤礦行業(yè)在掘進(jìn)工作面的生產(chǎn)效率與安全性，必須充分利用現(xiàn)代化技術(shù)手段。以此提高機(jī)電自動(dòng)化和集中控制技術(shù)的應(yīng)用水平，優(yōu)化煤礦行業(yè)的掘進(jìn)體系，確保我國(guó)煤礦行業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)健康穩(wěn)定的發(fā)展，并從中獲取良好的經(jīng)濟(jì)效益，為我國(guó)現(xiàn)代化社會(huì)基礎(chǔ)建設(shè)提供有力支持。

1 我國(guó)煤礦業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化集中控制的重要性

目前我國(guó)煤礦行業(yè)在國(guó)際范圍內(nèi)已處于領(lǐng)先地位，不僅煤礦日產(chǎn)量遠(yuǎn)超于其他各國(guó)，也擁有千萬噸級(jí)的煤礦裝備量。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，雖然信息、通信以及微電子都處于遙遙領(lǐng)先的發(fā)展地位，但是在日常煤礦開采過程中依然存在一定的問題。比如，生產(chǎn)安全性較低、煤礦開采技術(shù)落后等。如果這些問題得不到及時(shí)解決，就會(huì)對(duì)我國(guó)煤礦行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展造成影響。對(duì)此，在今后發(fā)展過程中，煤礦行業(yè)需要對(duì)以上問題加強(qiáng)重視，并采取科學(xué)的方法進(jìn)行處理，以此提高煤礦產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

面對(duì)煤礦行業(yè)的眾多問題，機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化集中控制技術(shù)的出現(xiàn)，不僅提高了煤礦開采效率，也提高了煤礦掘進(jìn)的安全性和可靠性，保證了施工人員的人身安全，促進(jìn)了煤礦掘進(jìn)工作的快速發(fā)展。

煤礦開采工作能否正常施工離不開穩(wěn)定的煤礦掘進(jìn)技術(shù)與機(jī)械設(shè)備。煤礦掘進(jìn)技術(shù)的成熟性直接由煤礦生產(chǎn)作業(yè)效率和經(jīng)濟(jì)效益的多少來決定。同時(shí)，它也直接關(guān)系到現(xiàn)場(chǎng)施工人員的生命安全。所以，提高煤礦掘進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)其安全性和有效性，不僅可以為煤礦企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)收益，還可以帶領(lǐng)企業(yè)走向更廣闊的發(fā)展空間，全面維護(hù)施工人員的人身安全，使井下巷道施工安全問題能夠得到妥善處理。因?yàn)槿耸敲旱V生產(chǎn)中至關(guān)重要的存在，不管是全自動(dòng)機(jī)械化程度是高是低，基本上都是由人為操作來決定的。如果施工人員沒有按照規(guī)范要求開采作業(yè)，會(huì)對(duì)開采施工進(jìn)度造成嚴(yán)重影響。尤其是管理人員的組織協(xié)調(diào)能力和技術(shù)水平直接影響著煤礦開采掘進(jìn)工作的質(zhì)量。而采用高效掘進(jìn)技術(shù)能夠有效解決生產(chǎn)技術(shù)問題，提高施工人員的技術(shù)應(yīng)用水平，從而在現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)施工中，配合相關(guān)的管理規(guī)章制度，有效避免煤礦巖巷掘進(jìn)設(shè)計(jì)不合理的問題。

從傳統(tǒng)意義分析來看，結(jié)合煤礦井掘進(jìn)的方式，能夠分成3種類型：煤巷掘進(jìn)技術(shù)、巖巷掘進(jìn)以及混合式掘進(jìn)技術(shù)。這些技術(shù)分別適用于不同的施工條件。但在這些掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用期間，不能像以往巖巷掘進(jìn)技術(shù)施工中那樣，過于看重結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為了獲取較高的煤礦開采效率而進(jìn)行大量的煤礦回采。在現(xiàn)代化機(jī)械掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用下，保證煤礦開采的質(zhì)量。

2 機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)方面的具體應(yīng)用

在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷增長(zhǎng)的背景下，煤礦企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)量也呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)。為了能夠進(jìn)行高效地開采煤礦，要挖很多煤巖巷道。因?yàn)椴擅汗ぷ饕仓饾u朝機(jī)械化方向發(fā)展，所以回采工作的推進(jìn)速度也有了明顯提升。為了能夠保證采掘比例的合理性，實(shí)現(xiàn)煤礦開采的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，必須要提高煤礦巷道掘進(jìn)工作的速度，提高各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用水平，從而提高煤礦開采工作的整體效率和質(zhì)量，為社會(huì)生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)提供充分保障。

2.1 掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)截割技術(shù)

掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)截割技術(shù)主要是利用掘進(jìn)工作期間的兩種不同狀態(tài)所研發(fā)出來的。在煤礦掘進(jìn)施工中，一種是對(duì)心掘進(jìn)，另一種是偏心掘進(jìn)。其中，偏心掘進(jìn)是在掘進(jìn)機(jī)在施工面掘進(jìn)過程中，受煤層結(jié)構(gòu)和設(shè)備強(qiáng)度等各方面因素的影響而出現(xiàn)噪聲過度干擾和振動(dòng)的狀態(tài)，從而對(duì)正常掘進(jìn)方向造成了影響。為了有效解決這一問題，需要相關(guān)技術(shù)人員結(jié)合煤礦開采施工的實(shí)際需求，合理設(shè)置掘進(jìn)機(jī)的切割方向與截割斷面，利用數(shù)控技術(shù)、傳感器以及機(jī)械控制系統(tǒng)決定截割頭的位置坐標(biāo)，以此使掘進(jìn)機(jī)能夠按照相應(yīng)的系統(tǒng)需求完成工作，控制掘進(jìn)施工的精度和方向。在此技術(shù)應(yīng)用期間，需要相關(guān)技術(shù)人員對(duì)想到尺寸、方向以及煤層結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分了解，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行合理規(guī)劃，利用這些信息制定掘進(jìn)機(jī)的截割范圍與方向。

2.2 掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)糾偏技術(shù)

通常掘進(jìn)機(jī)中每個(gè)施工內(nèi)容都包括了截割、裝運(yùn)煤等環(huán)節(jié)，而結(jié)合機(jī)電自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)置，掘進(jìn)機(jī)在每次循環(huán)工作完成之后，都需要按照下一步計(jì)劃調(diào)整方向與操作。為了能夠使每個(gè)工作循環(huán)步驟連接在一起，工作人員可以利用掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)糾偏技術(shù)，在前期錄入巷道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，使掘進(jìn)機(jī)能夠按照工程需求來完成自動(dòng)糾偏，以此順利完成循環(huán)施工。該技術(shù)在應(yīng)用期間，主要涉及以下幾點(diǎn)問題。首先，掘進(jìn)機(jī)需要自行判斷巷道中心線具體位置，并始終確保行進(jìn)方向與中心線相一致。對(duì)此，不僅需要安裝三維電子羅盤來幫助掘進(jìn)機(jī)根據(jù)地磁方向計(jì)算行進(jìn)偏差，同時(shí)還要利用超聲波檢測(cè)技術(shù)計(jì)算巷道中心線和掘進(jìn)機(jī)中心線之間的偏差，以此達(dá)到自動(dòng)糾偏的目的。

2.3 掘進(jìn)機(jī)煤巖識(shí)別技術(shù)

因?yàn)槊旱V巷道的地質(zhì)結(jié)構(gòu)環(huán)境十分復(fù)雜，所以煤層和巖石層經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)相互交替的問題。這種問題不僅對(duì)掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)工作十分不利，甚至還會(huì)對(duì)其設(shè)備造成一定的損傷。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)截割遇到巖石層時(shí)，設(shè)備電流、壓力以及電機(jī)等屬性都會(huì)發(fā)生十分明顯的變化。而正是這種差異化，就會(huì)導(dǎo)致掘進(jìn)機(jī)負(fù)荷程度受到影響，甚至還會(huì)影響到設(shè)備的使用壽命。所以，為了避免巖石層對(duì)掘進(jìn)機(jī)頭造成損壞，需要利用自動(dòng)識(shí)別煤層技術(shù)，在針對(duì)底板進(jìn)行截割時(shí)，如果掘進(jìn)機(jī)遇到巖石層，那么就可以通過傳感器的自動(dòng)反饋降低工作速度，以此減少掘進(jìn)機(jī)的負(fù)荷程度，有效確保其使用壽命。此外，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)通過巖石層到達(dá)煤層之后，工作速度就會(huì)恢復(fù)到正常屬性值，以此最大化地提高掘進(jìn)機(jī)工作效率。

2.4 自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)

雖然目前煤礦行業(yè)在掘進(jìn)過程中都會(huì)利用大型工業(yè)設(shè)備來完成掘進(jìn)工作，但是為了能夠?qū)κ┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，必須要有相關(guān)施工人員利用掘進(jìn)監(jiān)控技術(shù)，精準(zhǔn)了解作業(yè)面的綜合信息。在此期間，利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行判斷，以此保證煤礦巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使其能夠正常運(yùn)行。對(duì)此，必須要將數(shù)據(jù)采集裝置、存儲(chǔ)裝置及反饋裝置，利用自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行合成，通過PC機(jī)控制系統(tǒng)，完成掘進(jìn)內(nèi)容檢測(cè)。如果發(fā)現(xiàn)作業(yè)面出現(xiàn)任何問題，就要立刻停止開采作業(yè)，避免出現(xiàn)重大危險(xiǎn)事故。

3 煤礦掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化集中控制技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 在掘進(jìn)工作面配電點(diǎn)中的應(yīng)用

在掘進(jìn)工作面供電系統(tǒng)中，包括采區(qū)配電點(diǎn)和工作面移動(dòng)配電點(diǎn)，在采用自動(dòng)集中式自動(dòng)控制技術(shù)時(shí)，必須與電力監(jiān)測(cè)站相結(jié)合，其主要目標(biāo)是對(duì)中央變電所內(nèi)的一切行為進(jìn)行綜合監(jiān)視和管理。在實(shí)際使用時(shí)，先開啟中心變電站的保護(hù)切換，并利用網(wǎng)路信道與交換器進(jìn)行連接，以保證整個(gè)數(shù)據(jù)的采集與傳送。

選用高清晰度攝像機(jī)，重點(diǎn)是在配電點(diǎn)的關(guān)鍵部位，對(duì)設(shè)備的工作狀況進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，并能及時(shí)地找到問題，并進(jìn)行相應(yīng)的解決。監(jiān)控錄像必須經(jīng)過技術(shù)轉(zhuǎn)換，才能傳輸?shù)降叵碌膬?chǔ)存系統(tǒng)中，由技術(shù)人員進(jìn)行分析，從而達(dá)到一個(gè)高效的共享。另外，在實(shí)際操作上，要注意選用適用范圍比較大的控制系統(tǒng)，以避免系統(tǒng)集成控制、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)交換等環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，確保采用的自動(dòng)控制技術(shù)的有效性。

3.2 在煤礦掘進(jìn)排水泵中的應(yīng)用

排水泵是礦井中的一種重要的機(jī)械裝置，因此，采用中央自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)礦井掘進(jìn)排水系統(tǒng)進(jìn)行控制具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。在實(shí)際應(yīng)用過程中，必須建立一個(gè)完善的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，在各排水口的各個(gè)部位都設(shè)有監(jiān)測(cè)站，并通過電腦技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行智能化管理。

綜合考量礦井用電狀況，對(duì)礦井的水位動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，智能地選取最佳的工作方式，以保證抽油機(jī)在生產(chǎn)中的高質(zhì)量、高效率，使抽油機(jī)的耗電量最大化，促進(jìn)煤炭企業(yè)的發(fā)展。在礦井排水系統(tǒng)的運(yùn)行中，必須結(jié)合礦井的內(nèi)部管理模式和管理內(nèi)容，采取聯(lián)合管理的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井的整體控制。將自動(dòng)化的中央控制技術(shù)引入排水系統(tǒng)中，既可以提高排水系統(tǒng)的工作效率，又可以進(jìn)行自動(dòng)維修，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析，從而正確地判斷系統(tǒng)的故障原因。

在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)設(shè)備的故障種類和維護(hù)措施進(jìn)行全面地分析和判斷，盡量減少因設(shè)備的失效而造成的經(jīng)濟(jì)損失。

3.3 在煤礦掘進(jìn)架空乘人運(yùn)輸中的應(yīng)用

在礦井開發(fā)程度日益提高的今天，在遠(yuǎn)距離掘進(jìn)工作面，架空乘人運(yùn)輸裝置是一種非常重要的人力交通工具，采用中央自動(dòng)駕駛技術(shù)，提高裝置的運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行的效益尤為重要。在實(shí)施過程中，煤炭企業(yè)要在各架空乘員設(shè)備上加裝自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備和控制器，使其與現(xiàn)有的設(shè)備保持良好的聯(lián)系，將現(xiàn)有的系統(tǒng)資料收集起來，再將其錄入電腦，利用信息綜合的方法，對(duì)其進(jìn)行綜合監(jiān)控。這里要注意的是，巷道掘進(jìn)時(shí)，會(huì)有粉塵、瓦斯等物質(zhì)，所以采用中央自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，必須要考慮防爆的作用，避免出現(xiàn)任何危險(xiǎn)。在采用自動(dòng)集中式自動(dòng)駕駛技術(shù)的情況下，必須具有遙控停站的能力，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況做出相應(yīng)的決策，保證行車的安全。另外，煤礦企業(yè)要建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)集控系統(tǒng)，利用各種不同的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，以確保所有的電梯設(shè)備都處于自動(dòng)集中的運(yùn)行模式。

3.4 在煤礦掘進(jìn)運(yùn)輸機(jī)中的應(yīng)用

整個(gè)輸送系統(tǒng)具有很大的載重能力，其運(yùn)行過程相對(duì)比較簡(jiǎn)便，在煤礦生產(chǎn)中得到了良好的使用。在煤炭輸送過程中，采用集中式自動(dòng)技術(shù)是提高煤炭輸送質(zhì)量的重要保證。在具體實(shí)施過程中，將檢測(cè)設(shè)備、控制設(shè)備等設(shè)置在設(shè)備內(nèi)，改變起動(dòng)機(jī)模式，以達(dá)到最好的輸送效率。該測(cè)試裝置的主要作用是對(duì)輸送帶電動(dòng)機(jī)的工作狀況進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，并能夠及時(shí)了解輸送帶的工作參數(shù)，達(dá)到應(yīng)急停止的目的。技術(shù)部門要在地上預(yù)留網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控接口，以提高監(jiān)控的效率。網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控系統(tǒng)可以利用海量信息，實(shí)時(shí)了解整個(gè)煤炭的運(yùn)輸狀況，并對(duì)其進(jìn)行智能控制。

4 提高掘進(jìn)機(jī)械自動(dòng)化中心控制人才的能力

隨著礦井機(jī)械設(shè)備的智能化發(fā)展，煤炭企業(yè)的機(jī)械設(shè)備作業(yè)已發(fā)生了翻天覆地的改變，如何提高掘進(jìn)機(jī)械設(shè)備操作工人的素質(zhì)和水平，促進(jìn)二者的協(xié)調(diào)和協(xié)調(diào)是至關(guān)重要的。在具體的工作中，要從人員構(gòu)成上進(jìn)行調(diào)整，重視更新，把高素質(zhì)、高學(xué)歷，尤其是擁有機(jī)械設(shè)備工作經(jīng)歷的人才，編成機(jī)械設(shè)備的管理隊(duì)伍。在提高培訓(xùn)質(zhì)量的過程中，既要提高理論知識(shí)的比例，又要重視實(shí)習(xí)的比例。高素質(zhì)的訓(xùn)練，為提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的品質(zhì)奠定了良好的基礎(chǔ)。在訓(xùn)練中，著重于促進(jìn)機(jī)械作業(yè)員工在技術(shù)迅速變革的大背景下，提高機(jī)械操作者的綜合素質(zhì)。另外，員工的經(jīng)常性評(píng)估也很重要。考試不能只靠表面，要深入地研究和把握有關(guān)材料，以促進(jìn)機(jī)械設(shè)備操作工人的能力和素質(zhì)，以滿足新技術(shù)條件下員工的綜合素質(zhì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

從現(xiàn)有煤礦掘進(jìn)機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化和集中控制技術(shù)分析來看，要想促使煤礦掘進(jìn)安全穩(wěn)定發(fā)展，就必須要在加強(qiáng)安全防護(hù)的同時(shí)，保證掘進(jìn)、原煤運(yùn)輸、人員和材料運(yùn)輸自動(dòng)化同步進(jìn)行并不斷實(shí)現(xiàn)集中控制，只有從此類問題角度出發(fā)，優(yōu)化設(shè)計(jì)和管理，才能夠真正解決煤礦掘進(jìn)工作面機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化和集中控制的各種問題，確保自動(dòng)化技術(shù)和集中控制技術(shù)能夠更好地為煤礦掘進(jìn)作業(yè)提供幫助，推動(dòng)煤礦行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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