机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用

机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用

周得新

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皖南矿务局新田煤矿

摘要：随着我国机电行业的迅速发展，我国煤炭资源丰富，煤炭稳定供应直接影响我国工业乃至社会稳定发展，煤炭安全问题得到社会广泛关注。当前，我国煤炭开采量较大，年产量及储量均能满足国民生产、生活所需，但与世界先进的煤矿开采作业相比，我国煤炭开采的自动化水平较为落后，提高机电自动化技术水平以及在煤矿掘进工作面中的应用质量，对推动我国煤炭事业发展有着不可估量的意义。

关键词：机电自动化技术；煤矿掘进；应用

引言

随着现代工业的发展，煤矿作为重要的能源资源供应商，其生产效率、安全性和可持续性越来越受到关注。自动化技术在煤矿机电工程中的应用已经成为现代煤矿生产的重要组成部分。随着科技的不断进步，自动化技术在提高煤矿安全性、生产效率及资源利用率方面发挥着关键作用。通过将计算机技术、信息技术和控制技术应用于煤矿机电系统，可以实现对煤矿设备运行状态的监测、控制和调整，降低煤矿事故的发生概率，并提高煤矿生产的可持续性。

1自动化控制系统的分类和特点

在煤矿机电中，自动化控制系统是一种重要的应用技术，它通过对煤矿生产过程中的机电设备进行智能化控制，提高了生产效率、降低了生产成本，并且减少了人为因素对安全生产的影响。自动化控制系统主要分为三类：开环控制系统、闭环控制系统和开闭环控制系统。开环控制系统是一种基本的控制方式，它通过预先设定的控制策略，对机电设备进行单向控制。这种控制方式适用于一些简单的工艺过程，但对复杂的煤矿机电系统来说，由于难以对实际情况进行反馈和调整，开环控制系统的应用受到了一定的限制。闭环控制系统是一种更为高级的控制方式，它通过传感器对机电设备的输出进行实时监测，并与设定值进行比较，从而对设备进行调整和控制。闭环控制系统具有自动调节能力，能够根据实际情况对控制策略进行调整，从而更好地适应不同的工况变化。在煤矿机电中，闭环控制系统广泛应用于提升设备、输送设备、破碎设备等关键设备的控制中，有效提高了设备的稳定性和安全性。开闭环控制系统是一种综合了开环控制和闭环控制的控制方式，它既能够通过预设的控制策略对机电设备进行控制，又能够通过传感器实时监测设备的输出，并对设备进行反馈和调整。这种控制方式在煤矿机电中应用较为广泛，特别是在一些复杂的工艺过程中，能够更好地实现对设备的精确控制。

2自动化技术在煤矿机电工程中的应用优势

2.1提高生产效率

自动化技术在煤矿机电工程中的应用可以实现设备的连续运行和无人化操作，从而避免了传统人工操作的限制和失误。传统的人工操作需要人员长时间持续工作，易受到身体疲劳、专注力下降等因素的影响，导致操作失误和工作效率低下。而自动化系统可以按照预定的参数和程序执行任务，实现设备的自动控制和调整。通过计算机控制、传感器检测和信号反馈等技术手段，自动化系统能够精确控制设备运行状态和各项参数，确保设备稳定运行。其次，自动化系统还具备自我诊断和自动纠错功能，当设备出现异常或故障时，系统能够自动检测并进行相应的处理，避免生产中断和设备损坏，从而大大减少停机时间，提高生产效率。

2.2提高安全性

煤矿作业环境复杂、危险性高，传统的人工操作存在较大的安全风险。自动化技术的应用可以大幅减少人员在危险区域的工作时间，从而降低事故发生的概率。通过自动化系统，可以实现对煤矿作业的远程监测和控制。例如，可以利用传感器网络对矿井中的温度、湿度、气体浓度等环境参数进行实时监测，并将监测数据传输至远程控制中心。在出现异常情况时，自动化系统可以及时向操作人员发出警报信号，并采取相应的措施，避免事故的发生。这种远程监测和控制模式有效地减少了人员在危险环境下的暴露时间，提高了工作安全性。

3机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用

3.1岩层识别技术

在煤矿掘进作业时需要进行岩层识别，精准的岩层识别能够最大限度保证掘进安全性，提高作业效率。本文在分析岩层识别工作后发现，影响岩层硬度识别效果的主要原因是掘进机负荷控制情况不佳，在岩层切割过程中，掘进机电压、电流和内液体压力会发生改变，从而影响岩层识别结果的准确性，只有将掘进机负荷差异控制在合理范围内，才能保证掘进机的岩层整体识别能力，对此，可以通过控制截割速度来实现。在截割煤层与岩层时，掘进机的各项参数变化可以实现岩层识别，例如巷道底板如果出现少量岩石与截割痕迹，便可以判断为夹矸；截割底板时如果发现岩石，便可以判断为底板。利用机电设备对电磁比例阀进行调整，可以有效控制截割过程中的参数，促使掘进机截割工作更加稳定，提高掘进效率。

3.2自动化采掘装备的应用效果和影响

应用效果：自动化采掘装备实现了连续且高效的采掘作业，大幅度减少人工操作时间和停机时间，显著提高了采掘效率；自动化采掘装备应用减少了人工直接参与采掘作业的需求，降低了员工劳动强度，同时改善工作环境；自动化采掘装备通常配备多种传感器和监测系统，能够实时监测采掘过程中的安全参数，并及时预警和采取保护措施，增强生产安全性。影响：自动化采掘装备应用是煤炭行业向智能化和绿色化转型的重要推动力，促进行业升级和发展；自动化采掘装备的高效、精确作业，提高了煤炭资源开采效率和回收率，最大限度利用煤炭资源；自动化采掘装备的研发和应用，带动传感器、控制技术和计算机技术发展，形成产业链互动。

3.3通风监控系统

煤矿掘进深井作业对通风要求较高，一旦通风系统出现问题，会直接导致井下瓦斯无法及时排出，瓦斯浓度提高，增加爆炸风险。通风监控系统包括智能通风控制站、移动终端和地面集控中心，可以为管理人员实时提供矿井通风情况、空气中瓦斯含量。智能通风控制站包括光纤交换机、ＰＬＣ控制器等，可以有效控制通信、采集监控设备信息；地面集控中心的主要职能是分析并处理监测到的数据信息，是保证通风监控系统正常运作的关键；移动终端可以对掘进工作面瓦斯浓度、风速、风量和温度进行采集和显示，并能够显示通风系统的电流和电压，当通风系统出现异常或空气中瓦斯含量超标时，便会发出警报，警示及时查看并做出应急处理。

3.4自动控制系统

自动控制系统的工作原理是一个闭环反馈控制过程。具体工作流程如下：首先，传感器实时监测掘进工作面环境和机器状态，将监测的数据传输给控制器。控制器根据预设的控制逻辑和算法进行处理，生成相应的控制信号，并通过执行器驱动机械部件进行动作。同时，控制器还通过通信接口与上位机进行数据传输，接收来自上位机的指令和参数设置。这样，整个系统形成一个闭环，能够实时感知掘进工作面状态，并根据需要自动调整控制策略。

结语

综上所述，随着科技水平提高，机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用范围逐渐扩大，技术越来越成熟，大大提高了煤矿掘进效率及安全性，但机电自动化技术在应用中仍然存在诸多问题，例如自动化控制系统不完善、设备安装错误、设备维护与维修难度大、安全隐患无法规避等，自动化水平有待提高。

参考文献

［１］陈侯虎．煤矿机电自动化集控发展及其应用研究［Ｊ］．矿业装备，２０２２（０３）：５４－５５．

［２］邬建斌．机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用分析［Ｊ］．机械管理开发，２０２１，３６（１２）：２０９－２１０＋２１３．

［３］郭伟柱．机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用研究［Ｊ］．内蒙古煤炭经济，２０２１（１６）：４７－４８．