煤矿自动化安全综采技术的研究

煤矿自动化安全综采技术的研究

孙轶轩

陕西省榆林市神木市大柳塔镇哈拉沟煤矿   陕西省榆林市 719000

摘要：随着互联网技术发展速度的不断加快，煤矿行业逐步趋向于智能化发展。在煤矿转型关键时期，通过合理使用智能化、自动化技术手段，可以切实有效地提升采煤工作的质量效率。在现阶段的智能化综采工作面中，一键停启以及综采工作面液压支架电液控制系统的广泛应用，为推动煤矿行业高质量发展奠定了坚实的技术基础。

关键词：煤矿；自动化；安全；综采技术；应用

1煤矿综采机电自动化的应用优势

1.1提高生产的安全性

在煤炭资源实际开采中，综采机电自动化的实现进一步促进了煤矿的发展，使煤矿生产更具安全性。煤矿企业通过使用自动化系统有效控制设备的运行，相关人员在地面便可进行机电设备监督、管理及控制，不仅可以降低机电设备对人力的依赖性，降低工作人员的劳动强度，还可以确保作业人员的生命安全不受威胁。除此之外，伴随互联网技术的发展，相关人员通过网络连接，可以有效获得煤矿井下作业现场的信息及各项数据，这样有助于地面监控人员及时发现可能存在的问题，并应用自动化技术分析故障发生的可能原因，以此提出相应的解决措施，从而有效保障煤矿生产的正常进行。因此，煤矿综采机电自动化的实现可以在很大程度上提升煤矿开采的安全性，降低煤矿的风险系数，为煤矿长期稳定发展奠定良好的基础。

1.2实现自动化控制

煤矿自动化控制系统可以有效融合煤矿的生产、管理及安全，促使整个系统有序运行。相关人员可以借助自动化技术收集生产信息以及安全数据等，并且可以通过自动化控制系统实时监测矿井内的任何环节，出现任何故障或问题时能够在第一时间发现。同时可通过计算机系统记录相关数据并进行深入分析，获得安全生产的变化趋势，从而避免安全事故的发生，最大限度地提升煤矿的生产效率和经济效益。

1.3提高生产效率

煤矿企业在长期发展中更注重开采的经济效益，尽可能地做到高收益和低成本。随着理念的改变，煤矿企业开始引入综采机电自动化技术，这样便可对矿井内的所有设备进行统一控制和管理，并且可通过显示屏将所有设备的运行状态实时显示出来，不仅可以提高煤矿的生产效率和质量，还可以结合煤矿的具体情况进行设备参数调节。煤矿井下环境较为复杂，而煤矿开采工作大多是在地下空间进行的，信号强度受到严重影响，但是自动化技术的引入，可以有效消除不利环境因素的影响。同时，自动化技术的应用可以使煤矿内设备出现问题时及时向地面发出预警信号，使相关人员在第一时间采取相应的措施，这样不仅可以减少安全事故的发生，还可以在极大程度上提升煤矿的生产效率。

2概述工作面

本文以中某煤矿15111综采工作面为例，该作业面的长度为1010m，工作面平距230m。15111工作面地面位置位于矿井东北部，北距井田边界247m，东距社庄村492m，地表为中低山，谷沟发育，工作面回采范围无村庄、水体分布；井下位置西起15111轨道巷，东至井田边界510～575m处，北距井田边界最小距离247m，南部为15109工作面采空区，与其保护煤柱为8m。15111工作面周边无其他采掘工作面分布。15111工作面采用一次采全高回采技术手段，工作面的回采煤层平均厚度为4.6m，平均倾角为6度。煤层伪顶主要由炭质泥岩组成，平均厚度为0.2m。直接顶主要为泥岩、砂质岩，厚度为17.75m。15111工作面采煤工艺为综合机械化采煤，采用MG900/2210-WD电牵引采煤机、SGZ1000/2×855中双联刮板运输机、ZZ10600/27/60D液压支架支护顶板。由于原有工作面回采期间的故障发生概率较高，导致实际运维难度较大。为了从根本上保障采煤质量与效率，需要借助智能化技术手段，设计出功能完善的集中控制系统。

3煤矿自动化安全综采技术的应用

3.1电液控制系统

借助电液控制装置，能够对液压支架工作阻力、位置、推进速度、液压状态、支架运行情况进行实时监控，实现单支架、多支架自动控制升降与前移目标。操作人员通过软件修复工作面的方式，可以将控制系统应用在不同地质条件以及采煤机作业面处。借助系统监控作业面、采煤机割煤深度，判断支架位移情况，实现作业面自动割煤、自动移架、推溜等目标。操作人员可以借助系统软件自动设定相关指令工作。系统运行期间可以监控支架立柱的初期支撑情况，避免支架卸压问题出现，从根本上提升支架的支撑力，保障支架的强度与稳定性。在自动化传感系统运行期间，各类传感装置接收的数据需要进行系统分析处理，并发出急停、闭锁以及报警等动作指令，使操作人员能够对故障进行及时处理。

3.2液压支架、采煤机控制系统

结合液压支架控制系统运行特征，优化数据预测模型结构，基于整体角度出发，分析预测实际运行过程中的动态规律变化情况，并对系统运行期间的效果进行预测及管控。由于液压支架控制系统的预测数据与其运行结构密切相关，在预测数据较少、液压支架控制系统极易受到不良因素影响的情况下，还应当配合使用浓度预测手段，更好地满足设备不同运行环节的精准度预测要求。相较传统控制手段，预测控制系统具有算法简单、结果实质性强等特征，能够对液压支架控制系统运行状态进行全面监管。在液压支架控制过程中，可以连续进行单向操作实现自动化控制功能。由于井下顶板所处的环境较为复杂，支架也难以发挥出良好作用。为避免采煤期间采煤机切割效果受到不利影响，还可以借助人干扰操作装置，对系统运行参数进行自动化调整。采煤机控制系统中的鲁棒性主要就是在控制系统运行期间受到某因素影响，但依然能够保持稳定可靠运行状态的性能。控制系统鲁棒性对智能化综采设备综合运行水平的影响较大，决定着控制系统的实际应用效果。采煤机内的柔性机械臂的耦合性及非线性特征显著，属于多输入及多输出的分布式参数设备。在该系统运行过程中，应当将大幅度整体运动及小型弹性振动情况耦合在一起，具有逆运动学及各种不确定因素，动力行为复杂性较为显著。为了有效控制柔性采煤机运行状态，需配合使用鲁棒控制系统，结合滑模变结构，对采煤机运行全过程的参数进行严格管控。

3.3煤流系统自动化技术

通过使用煤流自动化技术手段，可以对煤矿综采进行综合性监控，推动我国煤矿行业的发展进程。在现阶段煤流系统自动化技术应用期间，可以从图像方式分析煤炭类煤料成分，准确计算出煤炭产量。配合使用工作职能预警技术手段，改善煤流工艺，设计出适应煤流的启动式的装置，从根本上提高煤流运转水平，进一步延长设备运行全生命周期。通过实现免流远程数据采集与应用目标，能够有效改善控制工艺，设计出的煤流系统能够更好地适应启动设备，提高煤炭产量，降低设备运行期间故障的发生概率。在不断完善远程监控系统的前提下，实现无人化综合开采煤矿目标，推动煤矿产业智能化、自动化发展进程。

4结语

总而言之，在现阶段煤矿综采智能化工作开展期间，需要配备完整的工作设施，对煤矿综采工作进行升级。综采工作面智能化属于系统化工程，在人工智能技术实际应用期间需要综合采矿场环境、采矿工艺、逻辑控制装置等耦合因素。将机器视觉系统应用在工作面期间，还需要注重分析水务干扰等因素，进一步扩大人工智能化系统综采工作面的适用范围，进而推进煤炭行业的智能化发展进程。

参考文献

[1]葛世荣，王世博，管增伦，王雪松，安文龙，吕渊博，陈书航.数字孪生-应对智能化综采工作面技术挑战[J].工矿自动化，2022，48（07）：1-12.

[2]宋学凯.智能化综采工作面自动化高质量技术应用浅析[J].中国石油和化工标准与质量，2022，42（12）：186-189.