孔凡軍

早期礦山開采中主要依賴于人工，工作效率較低，同時(shí)礦山開采屬于高危行業(yè)，容易在礦山開采中出現(xiàn)各類問題，威脅到礦工的生命安全。伴隨著采礦技術(shù)的成熟、經(jīng)驗(yàn)積累、現(xiàn)代各類先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展以及設(shè)備的更新，礦山綜采自動(dòng)化技術(shù)與對應(yīng)設(shè)備逐漸在礦山綜采中得到應(yīng)用。礦山綜采自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)與較多因素有關(guān)，如正常通信、設(shè)備防護(hù)、克服各類復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境等，因而礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備需要不斷創(chuàng)新與發(fā)展，通過相關(guān)技術(shù)的優(yōu)化與設(shè)備的改造，綜合提高礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備的應(yīng)用能力。本文結(jié)合筆者工作經(jīng)歷以及相關(guān)資料報(bào)道，對礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備創(chuàng)新發(fā)展有關(guān)問題展開分析，詳細(xì)分析如下。

1 礦山開采技術(shù)發(fā)展以及礦山綜采自動(dòng)化技術(shù)分析

1.1 常用礦山開采技術(shù)分析

隨著礦山開采技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累，較多技術(shù)在采礦過程中得到應(yīng)用，常用的一些采礦新技術(shù)如：全自動(dòng)刨礦機(jī)采礦技術(shù)、礦山綠色開采技術(shù)、超厚礦層采礦技術(shù)、充填開采技術(shù)等，不同采礦技術(shù)在應(yīng)用中各有優(yōu)勢。礦山開采中針對部分對環(huán)境影響較大的區(qū)域，需要采取礦山綠色開采技術(shù)，對于廢氣巷道中的廢石開采則可選擇地下脈石充填技術(shù)，針對地下固體礦物可采取地下采礦技術(shù)。不同礦山開采與處理技術(shù)有著不同的應(yīng)用特點(diǎn)，但是較多技術(shù)在應(yīng)用中成本投入大，開采效率低，安全隱患多，嚴(yán)重影響礦山企業(yè)的長久利益。如礦山綠色開采技術(shù)過程中，目前已經(jīng)有相應(yīng)的技術(shù)在礦山綜采中得到應(yīng)用，如保水開采技術(shù)、充填開采技術(shù)、環(huán)境恢復(fù)與綜合治理技術(shù)、廢石不出井技術(shù)、廢石資源化技術(shù)等。上述相關(guān)技術(shù)在不同礦山綜采中都有應(yīng)用，一定程度上踐行了“綠色采礦技術(shù)”。

1.2 礦山綜采自動(dòng)化技術(shù)分析

礦山綜采技術(shù)是伴隨著自動(dòng)化控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息化技術(shù)等發(fā)展而興起的現(xiàn)代化礦山施工與運(yùn)行管理技術(shù)。礦山綜采過程中涉及較多內(nèi)容，包含較多流程與環(huán)節(jié)，因而單純通過一種技術(shù)不能達(dá)到礦山綜采目的，需要多種技術(shù)互相配合，形成礦山綜采自動(dòng)化技術(shù)，智能對整個(gè)礦山相關(guān)作業(yè)進(jìn)行控制。礦山綜采自動(dòng)化技術(shù)的使用提高了整個(gè)礦山開采不同階段的自動(dòng)化程度，減少礦山工人等的參與，不僅能明顯提高整個(gè)礦山作業(yè)效率，同時(shí)減少人員參與可能引起的安全事故，符合現(xiàn)代礦山企業(yè)管理與發(fā)展需求，兼顧礦山生產(chǎn)工作效率與人員安全。

礦山綜采自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)展過程中能夠通過成套技術(shù)的使用與匹配裝備的研發(fā)，從多方面發(fā)揮作用并提高礦山綜采效果。礦山綜采過程中可充分利用現(xiàn)有的機(jī)電一體化技術(shù)與設(shè)備自動(dòng)化進(jìn)行礦山相關(guān)作業(yè)，提高開采的自動(dòng)化程度；實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦山相關(guān)作業(yè)的智能控制，充分利用人工智能設(shè)備、智能耦合控制系統(tǒng)等，合理設(shè)置參數(shù)后能夠自動(dòng)化完成后續(xù)相關(guān)操作，提高礦山綜采的智能化；礦山綜采成套技術(shù)與設(shè)備具有一定的學(xué)習(xí)能力，通過較多智能化控制組件的共同作用，提高礦山綜采的智能化控制，最大程度減少人員的介入。

2 礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備進(jìn)展

目前在礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與設(shè)備研究方面，主要是薄礦層自動(dòng)化開采技術(shù)。礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備的研究與使用可提高礦山綜采的安全性，同時(shí)提高作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)礦山綜采的自動(dòng)化、智能化發(fā)展。礦山開采中薄礦層較普遍，但是傳統(tǒng)礦層開采期間的開采效率等均一般，限制了該區(qū)域內(nèi)的礦山開采。通過礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備的使用，能夠結(jié)合前期對礦山的相關(guān)研究，靈活將礦區(qū)劃分為不同區(qū)域，分區(qū)域開展作業(yè)。與傳統(tǒng)薄礦層開采相比，礦層的開采效率明顯提高，開采自動(dòng)化程度更高。礦山開采過程中，充分利用現(xiàn)代視頻監(jiān)控技術(shù)，能夠隨時(shí)做好礦山綜采不同階段的遠(yuǎn)程監(jiān)控，隨時(shí)了解現(xiàn)場進(jìn)展。考慮到礦山作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，空氣中灰塵較大，容易影響攝像頭的監(jiān)視效果，可將渦流負(fù)壓風(fēng)幕安裝在視頻監(jiān)控屏幕前，減少灰塵影響，保證現(xiàn)場的監(jiān)控效果。礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)在應(yīng)用中，可結(jié)合實(shí)際情況采取不同的開采模式，比如薄礦層自動(dòng)化開采過程中，在整個(gè)開采期間，盡可能保證遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、控制中心、工作面無人操作等技術(shù)應(yīng)用，結(jié)合具體礦山開采情況，在三角礦區(qū)劃分為不同階段，并做好有效控制。礦山開采中可使用雙向工藝方法，提高薄礦層的綜采效果。通過在低照明條件下進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測裝置的研發(fā)與應(yīng)用，利用傳感器技術(shù)將綜采工作面的有關(guān)情況及時(shí)發(fā)送到控制室，便于全程跟進(jìn)與監(jiān)督綜采面的實(shí)際工作情況，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)工作中存在的問題，并結(jié)合具體問題及時(shí)做好應(yīng)對處置。

薄礦層自動(dòng)化開采技術(shù)在應(yīng)用過程中需要有配套的設(shè)備，目前已經(jīng)使用的如矮機(jī)身大功率薄礦層采礦機(jī)。為了保證矮機(jī)身薄礦層采礦機(jī)具有較高的工作效率，研發(fā)中盡可能保證電牽引采礦機(jī)為雙結(jié)構(gòu)電動(dòng)機(jī)，便于應(yīng)對不同礦層的作業(yè)環(huán)境，提高整個(gè)薄礦層開采的適用范圍，進(jìn)一步加快作業(yè)效率。設(shè)備在布置電動(dòng)機(jī)方面，加強(qiáng)對傳動(dòng)連接結(jié)構(gòu)的多角度設(shè)計(jì)，兼顧科學(xué)性與合理性，使用期間視情況持續(xù)優(yōu)化功能。通過對整個(gè)結(jié)構(gòu)的功能優(yōu)化提高礦層處理效率與效果。采礦工作期間，采礦效率的影響因素較多，其中機(jī)面高度是一個(gè)典型影響因素，需要通過一定措施降低機(jī)高，如選擇多電動(dòng)機(jī)故障分布方式，該方式可降低機(jī)高問題，消除工作過程中切割電動(dòng)機(jī)、牽引電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)影響礦層空間，通過優(yōu)化處理，降低整個(gè)采礦機(jī)高度，減小機(jī)身長度，增加采礦空間，更好的指導(dǎo)采礦工作。

薄礦層液壓支架也是礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)中的一個(gè)重要設(shè)備。常規(guī)礦山開采作業(yè)中，考慮到液壓工作阻力問題，會限制支架高度，影響工作效率。通過采取超大伸縮比薄礦層液壓支架則能夠消除原有作業(yè)中對支架的高度限制，促進(jìn)礦山支架穩(wěn)定性的提升。按照要求，礦山開采中支架最低高度需要達(dá)到0.5m，而薄礦層液壓支架無法滿足上述要求，通過超大伸縮比薄礦層液壓支架的使用，其高度明顯增加，滿足礦山開采要求。高度增加的同時(shí)需要考慮整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性，設(shè)備更新中，可改造支架結(jié)構(gòu)的立柱，也可選擇板式整體頂梁裝置，促進(jìn)其結(jié)構(gòu)高度、系統(tǒng)穩(wěn)定性等滿足要求。礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備在使用期間可根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題逐步完善與改進(jìn)，推動(dòng)礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與設(shè)備的不斷發(fā)展與更新。

3 礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)需要解決的問題

礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)盡管在不斷的發(fā)展，但同時(shí)也存在一些新的問題，需要通過對相關(guān)問題的分析采取多方面的措施。

3.1 礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備創(chuàng)新不足

礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備創(chuàng)新需要耗費(fèi)大量的時(shí)間、精力，同時(shí)需要有人力物力等投入，造成較多礦山僅注重眼前的經(jīng)濟(jì)利益，忽視對礦山綜采自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備的研發(fā)。較多礦山在綜采過程中沿用傳統(tǒng)技術(shù)手段與方法，未重視礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備的創(chuàng)新，影響到礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備在礦山中的應(yīng)用。

3.2 設(shè)備維護(hù)的信息化水平較低

礦山開采過程中面臨著復(fù)雜的環(huán)境條件，復(fù)雜的環(huán)境增加了設(shè)備在使用中的故障發(fā)生可能，因而礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備在使用期間需要重視日常維護(hù)與保養(yǎng)，減少相關(guān)故障發(fā)生率。盡管我國目前礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備得到了發(fā)展，但是整體自動(dòng)化程度一般，不能自動(dòng)化識別設(shè)備在工作中可能出現(xiàn)的故障類型，影響到不同設(shè)備在礦井下的維修。礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備在使用中，一旦出現(xiàn)故障，需要從多角度檢查并判斷可能的原因，整個(gè)設(shè)備維修過程中耗時(shí)較多，影響到現(xiàn)場礦山開采工作效率。礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備維護(hù)自動(dòng)化水平不足，也會使得日常維護(hù)、保養(yǎng)、維修等階段需要投入大量的人力、物力，影響到礦山企業(yè)的發(fā)展。

3.3 礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備管理人才不足

礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備較傳統(tǒng)礦山開采方法，其對技術(shù)管理、設(shè)備管理要求更加嚴(yán)格，而礦山開采過程中的自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備需要有更加專業(yè)的人員做好日常管理工作。實(shí)際上較多礦山企業(yè)現(xiàn)有的礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備管理人員技術(shù)水平一般，管理模式滯后，通常會在出現(xiàn)故障后才去進(jìn)行原因分析與處理，忽視對設(shè)備的日常管理，加之較多自動(dòng)化成套技術(shù)對應(yīng)設(shè)備復(fù)雜，部分管理人員不具備相應(yīng)的技術(shù)水平，產(chǎn)生設(shè)備故障后不能及時(shí)得到處理，影響到整個(gè)礦山企業(yè)的日常生產(chǎn)安全與生產(chǎn)效率。

3.4 礦山綜采階段的環(huán)境保護(hù)問題

礦山綜采過程中會對現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境等產(chǎn)生影響，尤其是在我國生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重的情況下，應(yīng)重視礦山綜采中對環(huán)境可能造成的影響。如礦山開采可能會誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，污染礦山周邊的環(huán)境，礦山開采中較多的廢棄物堆積會占用土地資源，雨水沖刷過程中會將部分物質(zhì)滲透到土壤、地下水、河流等區(qū)域，污染土壤及水質(zhì)，因此，礦山企業(yè)在采取綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與設(shè)備期間，也需要關(guān)注環(huán)境保護(hù)問題。

4 礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備創(chuàng)新與發(fā)展措施

4.1 持續(xù)創(chuàng)新與改進(jìn)薄礦層開采設(shè)備

薄礦層自動(dòng)化開采技術(shù)與設(shè)備在礦山綜采中得到應(yīng)用，具體應(yīng)用中，由于不同地區(qū)在地質(zhì)環(huán)境、地理位置等方面不同，其影響到整個(gè)礦山薄礦層開采安全性與作業(yè)效率。對此，需要持續(xù)創(chuàng)新與改進(jìn)薄礦層開采設(shè)備，對采礦機(jī)程序控制自動(dòng)割礦技術(shù)、支架與采礦機(jī)聯(lián)動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)化信息通訊技術(shù)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)、采礦機(jī)割礦遠(yuǎn)程控制技術(shù)等關(guān)鍵性技術(shù)加以研究與分析，模擬分析設(shè)備的工作狀態(tài)以及實(shí)際應(yīng)用中遇到的問題，從而從技術(shù)角度、設(shè)備改造等方面加以調(diào)節(jié)，通過對開采技術(shù)和設(shè)備的創(chuàng)新和改進(jìn)，持續(xù)優(yōu)化礦山綜采設(shè)備。比如薄礦層自動(dòng)化開采技術(shù)在應(yīng)用中，割礦時(shí)震動(dòng)較大，容易損壞電氣元件，需要探索降低割礦時(shí)震動(dòng)的方法；探索5G 技術(shù)在智慧礦山自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用；采用新型技術(shù)方法，提高薄礦層自動(dòng)化開采技術(shù)設(shè)備中不同傳感器的精度與可靠性，這些都有利于促進(jìn)薄礦層自動(dòng)化開采技術(shù)的發(fā)展以及設(shè)備創(chuàng)新。

4.2 提升設(shè)備維護(hù)的信息化水平

積極探索在礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備中可使用的信息技術(shù)，如增加攝像系統(tǒng)清晰度，便于設(shè)備在礦井下作業(yè)中更好的顯示各類信息。優(yōu)化程序設(shè)計(jì)，增加設(shè)備在啟動(dòng)階段的自檢，程序中增加設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果的反饋等，注重礦山機(jī)械電氣設(shè)備自動(dòng)化調(diào)試技術(shù)的應(yīng)用，做好監(jiān)測系統(tǒng)、差動(dòng)保護(hù)、監(jiān)控管理系統(tǒng)等全面調(diào)試與分析，保證礦山機(jī)械電氣設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行，提高設(shè)備整體運(yùn)行與維護(hù)效果。了解國外技術(shù)發(fā)展，重視新技術(shù)在設(shè)備維護(hù)自動(dòng)化中的應(yīng)用，如礦山電氣設(shè)備安全運(yùn)行監(jiān)控中DCS 系統(tǒng)應(yīng)用較多，提高整個(gè)系統(tǒng)中瓦斯遙感測定、紅外線遙控噴霧裝備、斷電設(shè)備、風(fēng)電閉鎖等監(jiān)控設(shè)施的靈敏度，保證監(jiān)控設(shè)備的及時(shí)響應(yīng)，全面監(jiān)督礦山日常生產(chǎn)安全，間接保證機(jī)械這邊在作業(yè)過程中的運(yùn)行安全。

4.3 培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)人才，保證設(shè)備日常維護(hù)與管理

礦山綜采自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備在研究中根據(jù)技術(shù)發(fā)展，積極做好高素質(zhì)、專業(yè)性人才的培養(yǎng)，定期對礦山企業(yè)相關(guān)技術(shù)人員、管理人員進(jìn)行學(xué)習(xí)。組織技術(shù)骨干前往其他礦山企業(yè)學(xué)習(xí)，定期舉辦技術(shù)與管理研討會等，提升礦山企業(yè)整體技術(shù)人員的管理能力與技術(shù)水平，通過人員的參與提升整個(gè)礦山綜采自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備的日常維護(hù)與管理，便于在設(shè)備發(fā)生故障后快速解決問題，減少對正常作業(yè)的影響。

4.4 關(guān)注礦山綜采自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備應(yīng)用中的環(huán)保問題

較多技術(shù)在智慧礦山自動(dòng)化系統(tǒng)中已經(jīng)得到應(yīng)用，礦山綜采自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備在應(yīng)用以及創(chuàng)新發(fā)展中，都需要關(guān)注節(jié)能降耗要求，體現(xiàn)出技術(shù)研發(fā)與設(shè)備創(chuàng)新的節(jié)能環(huán)保要求。礦山綜采作業(yè)過程中需要關(guān)注環(huán)保問題，綜合評估不同技術(shù)在礦山開采中對周邊環(huán)境的影響，依據(jù)環(huán)評報(bào)告，盡可能選擇對環(huán)境影響較小的礦山綜采技術(shù)與設(shè)備，兼顧企業(yè)生產(chǎn)效率與環(huán)境保護(hù)。不同企業(yè)應(yīng)積極構(gòu)建科學(xué)的綠色礦山綜采與建設(shè)體系，將更多綠色技術(shù)應(yīng)用到礦區(qū)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)中，確保相關(guān)設(shè)備在選擇中既要考慮綜合開采效率，同時(shí)也需要注重生態(tài)系統(tǒng)的重建和環(huán)境保護(hù)，始終牢記生態(tài)環(huán)境是礦山綜采的底線。

5 礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備發(fā)展趨勢研究

當(dāng)前，我國礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備取得了創(chuàng)新與發(fā)展，但是在實(shí)際應(yīng)用中還存在較多需要解決的問題，未來還需要朝著更多方面發(fā)展。從我國實(shí)際情況方面分析，我國地域遼闊，不同地區(qū)在礦山資源分布、礦藏類型方面有著明顯不同，這種情況下礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備發(fā)展應(yīng)充分考慮大多數(shù)礦產(chǎn)建設(shè)需要，解決不平衡的開采技術(shù)問題，重點(diǎn)加大對不同地區(qū)一些重難點(diǎn)礦山項(xiàng)目與內(nèi)容的開采。如薄礦層開采難度大，需要積極加大機(jī)械化與自動(dòng)化研究，保證礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備可同時(shí)應(yīng)對厚礦層與薄礦層開采，促進(jìn)礦山開采中資源的開采效率，依靠自動(dòng)化、機(jī)械化水平的提高，優(yōu)化傳統(tǒng)礦山開采工藝流程、技術(shù)方法，保證落后技術(shù)的及時(shí)淘汰，推動(dòng)礦山建設(shè)的新發(fā)展。

綜合考慮現(xiàn)有礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備技術(shù)發(fā)展情況，將全國各地不同區(qū)域礦山劃分了不同類型，保證相同類型的礦山具有相同或類似的特點(diǎn)，通過技術(shù)改造、設(shè)備優(yōu)化等，使得同一礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備能夠與更多礦山建設(shè)條件相適應(yīng)，便于加大對某一方面的技術(shù)研發(fā)、設(shè)備改進(jìn)等，提升設(shè)備的適用范圍，避免技術(shù)研發(fā)、設(shè)備改進(jìn)過程中需要同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)技術(shù)研發(fā)問題，也能夠避免多角度研發(fā)造成的資金分散，相對而言，通過專項(xiàng)技術(shù)研發(fā)可同時(shí)滿足較多區(qū)域的礦山開采工作，其實(shí)際研究價(jià)值更高。通過在礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備發(fā)展中融入現(xiàn)代最新技術(shù)，增加人工智能技術(shù)的應(yīng)用，利用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云服務(wù)技術(shù)等技術(shù)提高礦山開采數(shù)字化發(fā)展，提升綜采效率，推動(dòng)智能化發(fā)展。礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備發(fā)展方面，還需要不斷總結(jié)當(dāng)前礦山綜采技術(shù)與設(shè)備在應(yīng)用中的優(yōu)勢與不足，總結(jié)落后礦山綜采技術(shù)缺陷，通過不同先進(jìn)技術(shù)的綜合使用，達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)目的，全方位推動(dòng)智能化礦山綜采技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展。

6 結(jié)語

隨著采礦技術(shù)與設(shè)備的不斷發(fā)展，礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備在較多礦山企業(yè)管理與作業(yè)中得到應(yīng)用，較傳統(tǒng)礦山開采技術(shù)具有多方面的優(yōu)勢，但同時(shí)也需要重視礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備的創(chuàng)新和發(fā)展，結(jié)合需要解決的相關(guān)問題，從多方面入手，持續(xù)推動(dòng)礦山綜采自動(dòng)化成套技術(shù)與裝備的創(chuàng)新和發(fā)展。