煤矿采掘机械自动化和智能化应用研究

煤矿采掘机械自动化和智能化应用研究

高迪

中煤大屯公司  江苏徐州  221611

摘要：近几年，随着我国科学技术的飞速发展，对于能源的需求量也越来越大，我们都知道，我国的煤炭资源在全球都是数一数二的，煤被称为“黑金子”。就目前来说，煤炭仍然是我国能源的主要来源，而且，近年来，我国有关煤矿开采的新技术、新科技的开发取得了明显的成效，煤矿开采已经进入了机器自动化、智能化的阶段。为此，文章针对中国矿山开采机械化、自动化的发展方向，论述了矿山开采中出现的一些问题，并就如何在矿山开采中实现机械化、智能化，提出了一些切实可行、可操作的意见。

关键词：煤矿采掘；机械自动化；智能化；应用

引言

因此，确保煤矿安全、有效地开采是十分必要的。中国大部分的煤炭都是以井为基础的，经过了炮采、普采、综采等技术的发展，煤炭产量有了很大的提高。随着采矿技术的发展，矿井的机械化程度也有了明显的提高。炮采技术基本都是人工操作，普通采矿技术可以做到半自动，综合采矿技术则可以做到完全自动。煤矿采掘技术从传统的钻爆开采方式向综合开采方式转变，使开采效率、开采安全有了很大提高。所以，了解煤矿采掘过程中的机械化程度是十分必要的。

1煤矿采掘中机械自动化的重要性

1.1保证生产效率

将机械自动化技术运用到矿井的开采工艺中，能够确保矿井的生产效率。将机器自动化技术运用于制造流程，可以使制造流程中的每个流程都能得到最佳的配合，使每个步骤都能得到有效的控制，以获得最大的生产效率。采用综合采煤技术后，相对于普通采煤技术，煤炭的产量有了较大的提高，从一年数十万吨提高到一年数百万吨，乃至数千万吨。综采工作面采用液压支架，可有效地控制工作面的顶板。在普通开采过程中，采用了单根液压柱支撑，在开采结束后，要靠工人搬运单根液压柱来实现顶板的管理。由于不能实现全过程的自动控制，因此，很难有效地保证普采的工作效率。而综采则采用液压支架支撑顶板，在回采结束后由采煤机牵引前进，以确保工作面的正常工作。

1.2保证工人生命安全

（1）工作表面的工作人员数目可以减少，从根本上确保安全。

（2）可以减少工人从事危险的体力工作的机会。如，实现了巷道的自动化，使巷道的施工与支护同步进行，为施工人员的人身安全提供了最大保障；在采煤时，可实现自动装煤，而不需工人拿着铲子把煤炭运到刮板机上，从而降低了在装煤时因冒顶而导致的人员伤亡。

1.3降低中国煤矿采掘生产的经济成本

煤矿采掘向机械化、智能化方向发展，将使中国煤矿采掘的各个环节都大大减少了经济费用。经济代价并非绝对或恒定不变。在煤矿开采过程中，由于没有使用自动化及智能化的机械，尽管可以节省下购置自动化及智能化机械设备的资金，但由于煤矿开采的生产效率不能提高，开采所需的施工人员数量也会相对较多，因此更有可能出现安全事故，从而造成安全效益的大幅下降。反之，如果将机械自动化和智能化运用到煤矿采掘中，采用自动化的机械设备，不仅能够降低采掘生产作业的经济成本，还能够减少所需的施工人员，降低人力成本，从而提升采掘生产效率。

2煤矿采掘机械自动化和智能化的发展现状

煤矿采掘机械的智能化是以机械自动化为基础，通过信息化和工业化之间的密切结合而形成的，它是一种不需要人工直接介入的，通过智能感知、智能调控来进行操作的。而煤矿采掘机械的自动化和智能化的结合，是目前大部分煤矿采掘所使用的一种方式。

煤矿采掘机械自动化与智能化的主要作用是：（1）极大地提高了矿井生产的效率。以往，煤矿开采主要是由人工直接完成的，这就需要大量的人工，而巨大、繁重的工作特性也不可避免地造成了工作效率的低下，而且，矿井工作非常危险，人员的安全得不到保障，最近几年，矿井的事故虽然有了很大的减少，但是它的危险系数依然很高，而煤矿采掘机械的自动化和智能化能够对应地代替人工和高危险系数的工作，确保了矿井工人的安全，同时，它的自动化和机械化的应用也让工作效率得到了极大的提高。(2)煤矿采掘费用的降低。过去，煤矿的采掘工作主要是依靠人工进行的，这种工作十分繁重，需要消耗大量的人力、物力、财力成本。但是，使用机械化与自动化的采掘方式，取代了大量的人工作业，从而避免了因为人工而带来的潜在危险，确保了采掘的正常开展，在后续长时间的作业过程中，自然而然的就降低了煤矿采掘的成本。(3)减少意外发生的危险。因为瓦斯爆炸造成的人员伤亡并不只发生过一次，除了这些之外，还有很大的可能会发生在矿井下，这些高风险的工作并没有给矿工们带来任何的安全保障，但是，随着机械化和自动化技术的发展，这个问题得到了很好的解决。

3煤矿采掘机械自动化和智能化存在的问题

3.1采掘工艺和采掘设备问题

在煤矿采掘过程中，采用自动化、智能化的机器并没有取得很好的效果。中国煤矿采掘与世界先进水平之间的差距，必须采取相应的开采技术，才能有效地提高煤矿采掘的效率。在确定了合适的采掘工艺技术之后，还要熟悉所选的煤矿采掘工艺的操作流程及注意事项，以免出现失误造成安全事故，同时也要确保煤矿采掘过程中的各种机电设备能够满足采掘生产的需要，从而确保采掘作业人员的人身安全。但是，目前中国煤矿开采过程中所采用的机电装备仍然存在着许多缺陷，质量不高，难以适应矿井生产的发展。煤矿采掘对于煤矿采掘具有重要意义，其对开采过程的工艺技术及所用的机械装备都有很高的要求，但目前中国有关制造业的机械装备设计、研发与制造还不完善，无法适应煤矿采掘过程的需要。总之，在中国煤矿采掘中，工艺技术，机电设备等方面的问题，是我国煤矿采掘技术发展中亟待解决的问题。

3.2工人文化程度低

目前，中国煤炭行业因投资力度不足等原因，在煤炭行业中，规模很小，但数量却很多，这就造成了煤炭行业中存在的问题。此外，在中小建筑公司中，以基础建设工人居多，而在高级管理和研究开发方面的人才相对较少。这就造成了中国的中小企业和煤矿企业，员工的整体素质偏低，基层的采掘、施工和井下开采的员工，他们的学历都比较低，有些人只有初中、小学的学历，他们对煤矿的生产和安全没有太多的了解，他们不知道如何维护和维护机械设备，也不知道如何维护和维护煤矿的生产过程，更不知道如何维护和维护煤矿的安全。除此之外，因为中小型煤矿企业的资金很少，而且其中很大一部分都是用于煤矿采掘生产的，所以他们没有多余的资金去聘请专门的煤矿专家来对员工进行培训，然后就直接入职并上手参与到采掘生产当中，这就拖了采掘生产的效率和安全生产的后腿。中国煤炭企业要想发展，就必须尽快解决煤炭企业的整体质量问题，必须尽快地把煤炭企业的整体质量提高到一个新的高度。

3.3资金短缺

煤矿采掘的装备比较贵，目前我们已经生产了很多中国制造的装备，但是总体来说，这些装备的造价很高，但是质量却很难保证，很多需要大型装备的矿山，都会因为高昂的价格而望而却步，所以，有关部门必须要做好计划，并给予相应的资源和资金，煤炭行业是一个很重要的行业，必须要得到有关企业和政府的关注和支持。

3.4地质条件复杂

我国的地质情况非常复杂，而且到现在为止，还有很多地方还没有对其进行过规律性的研究和探索，也不能对其所在的煤矿进行精确的定位，因此，在这些地方的开采工作中，经常会出现在开采的过程中无法找到目标的情况，这就需要针对不同的地质环境，采用不同的采掘技术和方法，根据具体的情况，制定一套完整的、详细的、切实可行的方案去执行，然而，确实有很多的煤矿企业，为了规避这一系列的复杂的操作，根据比较成功的采掘案例，简单的使用采掘机械化和自动化的技术，没有根据具体的地质情况来进行工作，不但浪费了大量的资金，而且没有达到预期的效果，效率很低，效果很差，最后只能造成采掘工作无法正常进行。

4煤矿采掘机械自动化和智能化的具体运用

4.1机械自动化和智能化在采掘和支护方面的应用

近年来，伴随着中国科技实力的提高，中国的煤矿采掘技术日趋成熟，对煤矿采掘的速度提出了更高的要求。在矿井的开采中，为使采矿过程的机器自动化，必须将采矿的机电一体化装备应用到矿井的生产中。在此条件下，巷道的剖面必须有足够的宽度，以满足开采作业的需要。在矿井开采过程中，采用自动化技术，不仅可以提高开采速度，而且可以满足开采时巷道的安全要求。在矿山开采中，支护技术是一个重要的组成部分，集成开采技术可以满足矿山边开采边支护的要求，使矿山开采与支护一体化。同时，将掘锚一体化设备用于机械化开采，可有效提高开采效率，提高开采安全水平。

4.2机械自动化与智能化在机电设备方面的应用

在煤矿采掘过程中，涉及到一系列的机电设备，因此，矿山提升机具有很高的自动化、智能化程度。利用钢索上下运动实现起重，是中国矿井机械化、智能化发展的一个重要标志，具有重大的现实意义。另外，随着计算机技术、信息技术和网络技术的发展，矿井提升机已实现了实时监测，可以对煤矿生产操作进行远程监控，不仅能保证生产效率，还能保证生产安全。

4.3在输送与装载环节的应用

将机械自动化和智能化应用到煤矿的输送和装载环节，是为了使煤矿能源可以得到及时的输送。同时，利用自动化和智能化技术，可以有效地避免人为的失误，提升运输的安全和效率，还可以确保开采的稳定性，从而大幅度地降低开采的风险。此外，机械运行的规范化，也极大地降低了开采过程中的成本支出。目前，我国大型矿井的输送与装载环节均采用了自动化与智能化技术，这种输送与装载具有远程监控的功能，并可进行无人化操作。

4.4开采过程中的应用

在开采之前，机械自动化与智能化的运用可以体现为：通过对勘测设备的各项数值设置与监测，对开采环境进行多个方面的自动化勘测，同时将得到的数据进行自动化传导、智能化处理，从而有效地防止了后续问题的出现。在此之后，将得到的数据进行立体化展示，从而对施工环境、煤矿的结构进行具体分析，并以此来确定需要注意的事项。除了这些之外。在煤矿的开采过程中，及时的发现问题也是最重要的一步。然而，传统的采煤方式并不利于发现故障。因此，将自动化和智能化应用起来，就能够有效地解决这一问题。利用远程监控设备，不但能够及时的反馈出准确的信息数据，还能够对故障及时的发出警报，从而能够尽早的发现问题，并将问题解决。

4.5掘进过程中的应用

在过去的30多年里，随着煤矿采掘技术的不断进步，矿井的巷道也随之发生了变化。随着综采机体积的不断增大，对巷道的开挖范围提出了更高的要求。随着隧道断面尺寸的增大，隧道开挖技术也随之提高，不仅要保证隧道开挖的速度，而且要确保隧道的安全，也就是隧道的有效支护。在此情况下，采用常规的钻爆方法进行施工，其不利因素越来越明显。因此，目前已有大量的巷道开始向综掘方向发展。

采用综掘方法，使巷道开挖实现了机械化。在隧道施工中，实现了破岩、装岩和支护一体化操作。由掘进机将破碎后的石料自动装入刮板运输机，由皮带运输机将石料运至矿井底部的储料库。为确保隧道施工的安全，在隧道中安装了一种临时支护器，可以对隧道的变形进行短期控制。采用掘锚机和锚杆机相结合的方法，将大大提高巷道支护的自动化程度。

结语

综上所述，中国煤炭工业有着良好的发展前景，煤炭工业的机械化、智能化在煤炭工业中得到了更多的运用。煤矿机械的发展潜力巨大，不管我国目前的发展状况是怎样的，煤矿采掘自动化和智能化的应用确实提高了工作的效率，提高了质量，降低了成本，保证了安全，而且在我国科研人员的持续努力下，我们在这一技术上已经取得了一系列的突破。但是，我国的相关技术确实还处在起步阶段，其问题已经暴露出来，急需解决的问题也很多，这给我们带来了更高的要求和挑战，需要我们在各方面进行改革，加大研发的力度。总之，要想取得更好的成果，我们必须在有关方面进行更深层次的研究。

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