摘 要：煤礦井下掘進(jìn)不僅是高危作業(yè)，而且對(duì)作業(yè)人員身心健康也造成了一定的傷害。但是，自自動(dòng)化技術(shù)被引入掘進(jìn)生產(chǎn)作業(yè)中后，這種情況得到了非常好的改觀，在有效解決傳統(tǒng)掘進(jìn)作業(yè)中安全系數(shù)較低、事故較多、作業(yè)人員心理壓力較大等問題的同時(shí)，還提高了掘進(jìn)作業(yè)的效率和質(zhì)量，并推動(dòng)了礦山經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的增長，因而具有廣泛的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。本文簡(jiǎn)要闡述了在煤礦掘進(jìn)作業(yè)中采用自動(dòng)化技術(shù)的意義，重點(diǎn)示例了自動(dòng)化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)生產(chǎn)作業(yè)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦掘進(jìn)作業(yè)；自動(dòng)化技術(shù)；意義；應(yīng)用示例

一、煤礦掘進(jìn)作業(yè)采用自動(dòng)化技術(shù)的意義

在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，有著非常廣泛的市場(chǎng)，這也促成了自動(dòng)化技術(shù)的蓬勃發(fā)展。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，比如，用自動(dòng)設(shè)備取代高危險(xiǎn)、單調(diào)性以及高頻率的人力作業(yè)等等，就贏得了眾多應(yīng)用企業(yè)的好評(píng)。尤其是最近一些年來，隨著信息通信技術(shù)的快速發(fā)展和普及應(yīng)用，更是為自動(dòng)化技術(shù)與現(xiàn)代化技術(shù)相、特別是與計(jì)算機(jī)技術(shù)及控制論進(jìn)行有機(jī)結(jié)合創(chuàng)造了有利條件，成功的推動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)從物理活動(dòng)自動(dòng)化向著信息活動(dòng)自動(dòng)化的發(fā)展，比如，基于電腦智能技術(shù)而改善煤礦井下掘進(jìn)生產(chǎn)作業(yè)面的條件和效能，就取得了很好的成功。

作為煤業(yè)工人，我們知道，我國是產(chǎn)煤大國，煤炭開采是我國能源領(lǐng)域中的一項(xiàng)非常重要的生產(chǎn)項(xiàng)目，與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著密不可分的聯(lián)系，唯其如此，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)，不論是對(duì)我國煤炭產(chǎn)業(yè)而言，還是對(duì)礦山自身的經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言，都具有深遠(yuǎn)意義。一方面，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于掘進(jìn)生產(chǎn)作用中，能顯著提高工作效率，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；另一方面，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于掘進(jìn)生產(chǎn)作用中，能顯著提高煤礦建設(shè)的現(xiàn)代化水平，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)做大做強(qiáng)做優(yōu)創(chuàng)造了有利的條件；此外，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于掘進(jìn)生產(chǎn)作用中，還能顯著提高煤礦井下生產(chǎn)作業(yè)的安全系數(shù)和顯著改善作業(yè)人員的工作環(huán)境，因而也顯著減少了掘進(jìn)作業(yè)中生產(chǎn)事故的發(fā)生和顯著增進(jìn)了掘進(jìn)作業(yè)人員的身心健康。由此不難看出，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下掘進(jìn)生產(chǎn)作業(yè)中，是大勢(shì)所趨，也是礦山實(shí)現(xiàn)健康、安全、有序發(fā)展的必由之路。

二、自動(dòng)化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)作業(yè)中的應(yīng)用示例

將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下掘進(jìn)生產(chǎn)作業(yè)之中，有利于礦山管理人員、尤其是有利于身處地面的礦山管理人員，方便、快捷的了解井下掘進(jìn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的工作情況，如地勢(shì)變化、環(huán)境變化、巖層變化、掘進(jìn)進(jìn)度以及作業(yè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等，從而發(fā)出準(zhǔn)確的生產(chǎn)調(diào)度和安全指令，提高煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)的準(zhǔn)確性、高效性和安全性。下面從錨護(hù)作業(yè)、截割作業(yè)、糾偏作業(yè)、煤巖識(shí)別、運(yùn)輸作業(yè)、通風(fēng)監(jiān)控、防水監(jiān)控和安全監(jiān)管等方面，示例自動(dòng)化技術(shù)在煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)中的具體應(yīng)用情況。

示例1.在錨護(hù)作業(yè)中的應(yīng)用。錨護(hù)作業(yè)，指的是利用圍巖內(nèi)部的錨桿來改變圍巖本身的力學(xué)狀態(tài)，以便可以在巷道周圍形成一個(gè)整體而又穩(wěn)定的巖石帶，在錨桿與圍巖共同作用下讓保持巷道狀態(tài)的穩(wěn)定。傳統(tǒng)錨護(hù)作業(yè)，需搭建臨時(shí)性支護(hù)設(shè)施，掘進(jìn)和支護(hù)是分開進(jìn)行的，這種施工方法，作業(yè)量大，效率低。而將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于錨護(hù)作業(yè)中，則可以邊掘進(jìn)邊支護(hù)，既為巷道提供了堅(jiān)固的支撐，又不影響掘進(jìn)進(jìn)度，且支護(hù)時(shí)間短，固性強(qiáng)，安全系屬高。需要說明的是，由于應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的裝置體積較為龐大，因而并不能完全適用于所有的掘進(jìn)工作面。

示例2.在截割作業(yè)中的應(yīng)用。在煤礦井下掘進(jìn)巷道中，掘進(jìn)機(jī)的位置有對(duì)心和偏心兩種，由于處在偏心位置的掘進(jìn)機(jī)容易受到不平衡傾覆力矩影響，產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲，因此，在施工中宜選擇對(duì)心的掘進(jìn)機(jī)工作位置。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于截割作業(yè)中，首先，為了保證截割頭是按照預(yù)設(shè)的軌跡完成截割，需先設(shè)置截割斷面和切割軌跡的參數(shù)，然后為了保證控制精度，再利用控制器對(duì)其進(jìn)行閉環(huán)控制，最后是實(shí)現(xiàn)對(duì)截割頭位置坐標(biāo)的自動(dòng)獲取、對(duì)截割目標(biāo)的自動(dòng)導(dǎo)航和對(duì)截割軌跡的自動(dòng)調(diào)整。

示例3.在糾偏作業(yè)中的應(yīng)用。煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜，常規(guī)作業(yè)狀態(tài)下，掘進(jìn)機(jī)在行進(jìn)中發(fā)生偏離巷道中心線的問題是難以避免的，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于糾偏作業(yè)中的目的就是，利用電腦的智能，對(duì)掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)的方向和位置進(jìn)行判別，保持掘進(jìn)機(jī)前行軌跡是按照生產(chǎn)設(shè)計(jì)的要求行進(jìn)的，以保持當(dāng)掘進(jìn)機(jī)完成一個(gè)截割落煤、裝煤和運(yùn)煤循環(huán)后，在進(jìn)入下一個(gè)自動(dòng)截割落煤、裝煤和運(yùn)煤循環(huán)之前可以自動(dòng)糾偏，保持是在沿著巷道的中心線行進(jìn)。

示例4.在煤巖識(shí)別中的應(yīng)用。在煤礦井下生產(chǎn)作業(yè)中，煤巖突變會(huì)導(dǎo)致掘進(jìn)難度增加、設(shè)備磨損、機(jī)械故障增多以及支架的受損，威脅巷道安全。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于煤巖識(shí)別中，是指當(dāng)掘進(jìn)機(jī)對(duì)地質(zhì)層進(jìn)行截割時(shí)，可以利用電腦的智能，對(duì)煤層和巖層的各種參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，然后傳輸給工作設(shè)備，使工作人員通過對(duì)參數(shù)的觀察來掌握設(shè)備的電壓、功率、電流等的工作狀態(tài)，并通過及時(shí)的調(diào)整，來為截割工作測(cè)出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到高效、安全的生產(chǎn)作業(yè)目標(biāo)。

示例5.在運(yùn)輸作業(yè)中的應(yīng)用。將地下采出的礦石、煤、廢石或矸石等運(yùn)往地面，是掘進(jìn)作業(yè)中的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容，具有運(yùn)量大、品種多、巷道狹窄、運(yùn)距長短不一、線路復(fù)雜、可見距離短以及作業(yè)復(fù)雜、維護(hù)檢修困難和安全要求高等特點(diǎn)。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于運(yùn)輸作業(yè)中，指的是對(duì)運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行集中控制，由控制器對(duì)掘進(jìn)機(jī)的狀態(tài)、帶式輸送機(jī)電機(jī)的開關(guān)、除塵風(fēng)機(jī)的開關(guān)等信號(hào)進(jìn)行聯(lián)鎖控制，依據(jù)對(duì)運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾跑偏、堆煤、電機(jī)電流、溫度、速度等數(shù)據(jù)的觀察，來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。

示例6.在通風(fēng)監(jiān)控中的應(yīng)用。煤礦井下掘進(jìn)面通風(fēng)安全，在整個(gè)礦山生產(chǎn)安全中占有重要位置。應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)井下通風(fēng)情況進(jìn)行監(jiān)控，通常要將系統(tǒng)分為地面集控中心、智能控制站和終端設(shè)備三個(gè)部分，其中，地面集中控制中心為核心，負(fù)責(zé)對(duì)通風(fēng)設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析和處理，比如瓦斯?jié)舛群头植?、通風(fēng)量、風(fēng)速等，控制站負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、通信和對(duì)通風(fēng)機(jī)的控制，終端設(shè)備負(fù)責(zé)對(duì)工作面溫度、風(fēng)量、風(fēng)速、瓦斯?jié)舛鹊牟杉约皩?duì)通風(fēng)機(jī)電壓、電流等監(jiān)測(cè)，并根據(jù)接到的指令對(duì)通風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行控制。

示例7.在防水監(jiān)控中的應(yīng)用。在煤礦井下掘進(jìn)過程中，當(dāng)遇到了比如斷層、裂隙、溶洞等情況時(shí)，會(huì)突然出現(xiàn)大量涌水的現(xiàn)象，為了防止和降低涌水對(duì)生產(chǎn)作業(yè)造成的不利影響，需在掘進(jìn)前先對(duì)可能涌水的地段進(jìn)行探測(cè)，比如，利用自動(dòng)化技術(shù)給掘進(jìn)機(jī)安裝追蹤儀，在距掘進(jìn)機(jī)一定距離的支架上安裝傳感器和在控制柜內(nèi)設(shè)置PLC控制系統(tǒng)等，然后再對(duì)探水距離和掘進(jìn)距離進(jìn)行設(shè)定，使得掘進(jìn)機(jī)在作業(yè)中每當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定距離的時(shí)候，就會(huì)自動(dòng)停止作業(yè)，待重新探水后再行掘進(jìn)作業(yè)。

示例8.在安全監(jiān)管中的應(yīng)用。煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)是一項(xiàng)危險(xiǎn)系數(shù)比較大的工作，而且隨著礦井采掘深度的增加，操作難度和危險(xiǎn)系數(shù)都會(huì)越來越高，因此，對(duì)于安全生產(chǎn)的要求也越來越嚴(yán)格。自動(dòng)化技術(shù)在煤礦安全監(jiān)管中的應(yīng)用，為消除安全隱患，提高化險(xiǎn)能力提供了非常巨大的幫助。比如，利用自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井下掘進(jìn)作業(yè)環(huán)境、溫度、瓦斯、水文、通風(fēng)、地質(zhì)、運(yùn)輸?shù)惹闆r的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)到的危險(xiǎn)隱患及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，方便管理人員對(duì)危險(xiǎn)的及時(shí)應(yīng)對(duì)和迅速處置，保證井下礦工的人身安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)工作面中的應(yīng)用研究[J]. 郭偉柱.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2021（16）

[2]煤礦掘進(jìn)工作面自動(dòng)化技術(shù)研究探索[J]. 邵朱軍.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017（19）

[3]煤礦掘進(jìn)工作面自動(dòng)化技術(shù)探討[J]. 崔晶.當(dāng)代化工研究，2021（16）