摘要：在我国煤炭资源的开发工作当中，由于受到实际开采工作环境的影响，其中经常会产生一些意外安全事故，对相关工作人员的人身安全产生了严重的影响。在我国露天矿产资源的开发工作当中，具有非常良好的开发潜力和开发价值，通过自动化技术的有效应用，在掘进工作面当中发挥出的优势非常明显，不但可以提高整个经济工作面的工作效率，同时还可以有效避免安全事故的产生，对推动我国矿产资源开发工作的长远稳定发展有着重要的影响。鉴于此，文章对机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应进行了研究，以供参考。
关键词：机电自动化；煤矿掘进工作面；应用研究
1煤矿掘进工作中自动化技术的应用现状分析
当前阶段，随着我国科学技术和计算机技术的发展速度不断加快，有效推动了自动化技术的快速发展，其中不管是人工智能还是机械自动化技术，在实际的发展过程当中都取得了良好的成绩，对我国社会经济的发展起到了良好的推动性作用。但不同的煤炭生产模式，煤矿掘进工作内容也各不相同，其属于一项系统性、复杂性、综合性的工程，其中，煤巷掘进是其中一个重点控制对象，实践过程中，结掘进工作的不同，一般可将输入作为断面依据和参考，逐步完成煤矿支护、割煤运输等工作，但在开展这些工作的过程中，通常会涉及到一系列安全方面的问题，具体如通风排水、运输材料、现场供电人员定位、现场监控等等。
2机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用
2.1岩层识别技术的应用
岩层识别水平在很大程度上影响着采煤效率，而若想提高岩层识别水平，则必须要合理控制煤矿掘进机的截割负荷大小及运行速度。煤矿掘进机的岩层识别原理是通过在同一巷道中截割不同的参数来判断岩层界面的情况。煤矿掘进机在截割煤层和岩层之时，无论是截割电流的变化、油缸旋转的变化、亦或升降压力的变化，均会对其识别能力产生一定的影响。煤矿掘进机在截割过程中，发挥对岩层参数的识别功能的是顶板和底板；当沿底板进行截割时，若在底板上面形成截割轨迹，则在遇到岩石后判断为夹矸，此时若要继续截割只需调节电磁比例阀；若在底板下面遇到岩石则判断为底板，此时可通过天宫截割头进行作业。
2.2自动截割技术的应用
十分重要的应用，该技术在实际应用中往往会与传感器技术、数控加工技术、运动控制技术等相结合使用，从而实时获取截割轨迹和截割头空间位置坐标，以便根据这些信息来随时调整煤矿掘进机的运行参数。煤矿掘进机在开展巷道作业之时，可分为对心和偏心两种运行状态，在对心状态下只按一般操作流程操作即可，但当因受到的倾覆力不平衡而发生偏心时，则必须要合理调整截割面参数和轨迹，否则会产生较大噪音和振动。同时，为进一步提高煤矿掘进机作业的精准度，还需通过DSP运动控制器进行闭环控制。
2.3自动监控技术的应用
由于煤矿生产环境复杂、危险性高，一不小心即可能发生生产安全事故，所以必须要通过有效的监控技术来全面监控采煤作业情况，以便及时发现安全隐患，及时进行处理。而若想提高采煤监控水平，就必须要积极应用先进的自动监控技术。就现状来看，我国大部分的煤矿井深度都在500-1000米之间，属于深井作业，面对的煤矿井工作环境十分复杂，所以必须要对实际生产情况进行实时监控。目前常用的自动监控技术有很多，如井下安全监控技术、井下作业人员定位跟踪技术、电网监控系统、井下通信系统及工业电视等。这些自动监控技术大多是通过组态软件而实现的，其主要功能是对采煤数据信息进行存储、整理及参数显示等。通过先进的自动监控技术，可以及时跟踪了解煤矿掘进工作面的实际工作情况，例如跟踪监控掘进速度、空隙水压力等。并且，当自动监控系统监控到相关数据信息后，还会在第一时间将数据信息传入到矿井信息控制中心，以便工作人员可以及时根据煤矿掘进工作面的实际运行环境来做出相应的决策。如果发现煤矿掘进工作面的实际运行环境不适合继续作业的话，工作人员应当要立刻通知现场作业人员撤离，以免发生安全事故，造成不必要的损失。
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2.4掘锚一体化技术的应用
在煤矿掘进工作面作业过程中，通常都需要搭建临时的支护设施。在以往的作业中，多是基于“一掘一支”的原则，对掘进工作与支护搭建工作进行分开作业，但是这样的劳动强度较大、作业时间较长，所以不但作业效率低，并且很容易使工作人员感到疲劳，从而引发一些安全事故。而现在，随着掘锚一体化技术的发展及其在煤矿掘进工作面中的应用，这一问题得到了有效的改善。掘锚一体化技术是指通过在煤矿掘进机上方安装上一个配套的锚护装置，以使煤矿掘进机在保持不退机的情况下能够顺利完成顶帮锚杆支护。该掘锚一体化装置主要由以下几部分组成：升降油缸、伸缩油缸、顶架、换向阀及管理和分流集阀。在实际作业过程中，掘锚一体化装置可以根据煤矿掘进机的液压系统液压阀而自动切换到掘进作业的油路，以实现顶帮锚杆支护。
2.5掘进机自动纠偏技术的应用
在煤矿掘进工作面作业过程中，截割落煤、装煤及运煤的整个流程至下一个截割工作流程的环节中，必须要保证煤矿掘进机是始终沿巷道中心线进行前进的，而不能发生偏移情况。一旦在其过程中发生了偏移，则必须在下一个掘进工作任务开始前先进行自动纠偏，而这就需要运用到掘进机自动纠偏技术。在掘进机自动纠偏技术中，主要是利用三维电子罗盘仪来判断煤矿掘进机的掘进方向。三维电子罗盘仪可以根据正北方向和掘进方向的夹角来准确判断煤矿掘进机巷道的中心线和中性线的角度偏差，然后据此以激光指示仪来指正掘进方向。
2.6通风监控系统的应用
在煤矿生产过程中，煤矿井的通风情况具有很大的影响。一旦煤矿井的通风系统出现了故障，导致无法及时排出瓦斯，那么当煤矿井中的瓦斯浓度增加到一定程度时，即可引起瓦斯爆炸，从而酿成严重的事故。应用通风监控系统，可以对煤矿井的通风情况进行有效的监控。通风监控系统主要是由三部分组成的，分别是：终端设备、智能通风控制站及地面集控中心。其中，最关键的一部分是地面集控中心，对煤矿掘进工作面的通风设备检测数据信息的处理和分析即是由地面集控中心来完成的，同时地面集控中心还负责在屏幕上显示出通风设备的运行情况、通风量及瓦斯浓度等信息。
2.7自动排水、探水技术的应用
在煤矿掘进工作中，透水事故危害严重，属于重大恶性事故，在开展煤矿掘进工作的过程中，溶洞、裂隙、断层等均有可能导致涌水现象，因此，在正式开展工作之前，相关工作人员须强化对可疑突水地段进行监测，之后开展一段距离的掘进工作，再进行探测，整个施工过程虽然会对生产效率产生一定影响，但对于掘进安全性的提高却很有帮助。实践过程中，可将激光追踪仪器安装在掘进机设备上，同时选择合适的距离对3D传感器进行安装，将PLC控制系统设置在控制柜中。结合掘进距离和探水深度，每次掘进到预定的距离之后，需要停止作业，之后再对掘进程序进行重启，从而真正实现无人监管。自动排水技术，其一般是由水泵、低压防爆开关电机、液压控制器等共同构成，属于一种先进的排水系统，实践过程中，通过保护动作和紧急情况手动操作功能的设置，能够有效避免排干水后设备继续运行，而对水泵产生损坏和影响
结语
综上所述，随着计算机技术以及微电子技术的不断发展，也为机电一体化技术及其相关设备，在煤矿生产过程中的广泛应用提供了便利条件。机电一体化技术主要包括掘进机监控技术、掘进机自动截割技术、掘锚一体化技术、通风监控系统、自动排水探水技术等等。通过这些技术在煤矿掘进工作中的实践应用，不仅大幅度提高了工作质量和效率，同时也为工作安全性和可靠性提供了良好保障，对于我国煤矿事业的可持续稳定发展很有帮助。
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论文作者:熊有明,姚国辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/18
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