摘要：最近几年来，煤矿的挖掘开采工作一直受到国家有关部门及社会大众的广泛关注，对煤矿开采的安全性、高效性等都提出了新的要求。随着科学技术的不断进步，煤矿开采也在不断引进新技术，掘进工作面自动化技术就是其中代表之一，本文通过对其进行分析探讨，希望能够进一步推动煤矿生产水平的提高。
关键词：自动化技术；煤矿；掘进工作面
前言：科学技术的日新月异，使得计算机、微电子以及自动化技术得到迅猛发展。在我国的煤炭工业中，使用设备越来越完善，高效机电一体化技术被应用在煤炭工业的生产中，使得我国以往传统的煤炭生产模式得到了改变，并促使综采工作面的自动化生产水平有了飞速发展。不过，在当前的情况下有一个环节还存在不足，那就是综掘工作面的发展稍逊于综采工作面，使得采掘出现了不平衡发展的状况，阻碍了煤炭生产的快速发展。在我国，由于煤炭生产环境条件恶劣，并且经常有安全事故的发生，在这样的形式之下，对煤矿掘进工作面自动化技术进行深入研究显得很有必要，并且掘进工作面自动化的发展能够促进煤炭工业朝着高效、安全的方向发展。
1.掘进工作面自动化系统概况
对于煤炭生产方式而言，煤矿掘进涉及到了方方面面的内容，属于一项较为复杂的系统工程。而要建立掘进工作面的自动化系统，不能把煤巷当做一个独立的内容进行分析，而要当做一个整体内容来进行研究。煤巷掘进作为控制对象的一个内容，它的输出是根据断面的要求支护成形的原煤与煤巷，输入则是以煤壁作为目标，不过还有一些相应信号的存在，这些信号表现为不可控制可测量，可控制又可测量，或者既不可控制而又不可测量。而和以上这些信号有着关系的工序则有支护、割煤、运输等等；并且涉及到的安全保障则有排水、通风、材料运输、供电、人员定位、瓦斯监测等等。
2.关于自动化系统涉及的范围分析
在我国，由于煤层存在的多样性，而且条件较为复杂，因此，煤层的厚度处于零点几米到几十米之间的范围，而且在这个范围内，对于煤矿的巷道则是以单巷掘进作为主要形式，目前，我国煤矿所采用的综合机械主要有转载机、悬臂式掘进机、通风除尘机、单体锚杆钻机等等，在这些设备中，悬臂式掘进机属于关键机械，它的任务是对掘进工作面进行采煤、割煤以及装煤。因此，为了促进煤巷掘进工作面自动化技术的发展，对综掘工作面自动化研究势在必行，并且这项研究可以以煤巷悬臂式掘进机为主。煤矿生产受条件的限制，对于掘进后的支护，一般是采用锚杆锚网联合支护形式进行，不能采用液压支架的支护方式，因此，有了掘进与支护作业之间配套及衔接问题的出现。
3.煤矿掘进自动化系统内容及模型
3.1煤矿掘进自动化系统的内容
我国煤矿资源丰富，贮存类型也多种多样，所以，煤层的厚度既有几十厘米的，又有几十米的，这就使得煤矿的掘进需要以单巷掘进方式进行。当前大部门煤矿企业所应用的开采设备包括掘进机、除尘机、掘进机、钻机等。其中，掘进机通常都是悬臂式的，其作为主要工作设备，其任务是完成对煤矿掘进面的开采、切割、装载。因此，要想实现煤矿掘进工作面的自动化就应当对综合挖掘悬臂式掘进机进行进一步的研究。另外，由于受到生产环境的制约，对掘进工作进行支护一般不通过液压支架，大多是以锚杆、锚网配合支护，这就要求我们对工作面的掘进和掘进后的支护之间的配合进一步改善，实现顺畅衔接。
3.2煤矿掘进自动化系统的模型
通过对系统及其内容的上述分析探讨，我们可以了解到，实现煤矿掘进工作面各个环节的顺畅衔接，实现整个工作的系统化、自动化，就必须保证对材料进行运输的过程以及原煤这两个关键环节工作衔接的顺畅化，进而保证整个自动化系统各个环节的工作能够顺畅、系统、自动执行完成。这就需要我们在现有的技术基础上进一步深入研究，并将相关领域的知识引入到自动化系统的开发当中，实现煤矿掘进工作面自动化系统各项功能相互配合、共同协作，进而实现系统完整、高效、安全的运转。
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4.煤矿掘进面自动化系统的核心技术
通过对整个自动化系统的模型及系统各项功能的分析，可以知道，整个系统能够实现的关键是实现工作面的掘进工作以及相关支护的顺畅、自动运行，以及保证原煤与运输的自动化、顺畅化，同时还要保证良好完备的安保功能。从而使整个掘进工作面自动化系统的各项功能得以实现并顺畅运转。
4.1掘锚机组工作的自动化应用
工作面的掘进以及周围的支护是掘进工作的关键环节，当在周围的环境相对恶劣并且地质条件十分复杂的条件下，一套掘进工作面联合机组自动化系统就能够将这些问题迎刃而解。通过将煤矿挖掘、装载、运输 以及支护这些工作环节进行联合协同作业，不仅有效提高了煤矿切割的效率，还能够保证支护的安全稳定。具体又可以从掘进机和锚杆两个方面进行分析。
4.1.1掘进机
掘进机作为煤矿生产的主要设备，其技术水平、工作质量直接决定了煤矿生产水平的高低。实现掘进机工作的自动化就是要实现掘进机在定位、截割以及纠偏这些工作内容能够的自动化，所以需要引入液压、电子等一系列技术手段来完成对这些参数的自主调整及控制。
4.1.2锚杆
受多方面条件的约束，对巷道断面的宽度要求不断提升。但在提升巷道断面宽度的同时，又直接关系着巷道安全性能，由于断面通常呈矩形，周围岩石的硬度也比较差，并且收到多个作用力的相互作用，这就进一步增加了支护的难度。通过上述分析我们可以知道，我们需要在进行支护时应当深入研究断面周围岩石的稳定和相关的控制原理，对围岩原理和相关控制进行应用，通过以锚杆支护作为参照标准；通过锚杆支护的一系列参数以及相关的操作技术要求可以构建一个前配套自动钻臂，同掘进机相互配合共同工作，从而更加高效地自动进行临时支护以及牢固的长久支护。保证支护的自主完成，并且具备足够的稳定性及安全性。
4.2煤矿运输的自动化应用
目前，我国大部门煤炭企业都是通过皮带系统来进行煤炭的运输的，但是随着经济发展的不断进步以及自动化技术的推广和应用，巷道大量的相关工作以及必要的工作材料都难以依靠皮带运输来完成，所以需要对运输方式做进一步改善，通过利用地带运输相关工作材料，使得煤矿的运输也能够应用自动化。
4.3工作区的安保监控
要想保证煤矿生产工作区域的安全就需要综合监控管理工作设备以及工作环境，我们可以设立相关的工作面监控来时刻关注地面的振动、空气中粉尘、瓦斯等参数大小的变化，然后通过传感器将这些重要参数回馈给管理人员，然后及时对工作做出控制和调整，保证生产的安全稳步进行。
4.4信息的自动传输
由于煤矿掘金工作面的稳定安全与否直接关系着工作人员以及公司、社会的生命财产安全，这就要求工作系统能够高效、精确、及时的传输一系列的工作数据，例如设备的工作情况，环境的相关参数指标等等，以辅助控制管理人员及时做出相关控制以及调整。综合考虑我国的煤矿环境情况，我们可以利用PPPoE构建网关，再通过以太网来实现信息的及时自主传输。
结束语
总而言之，实现煤矿掘进工作面的自动化意义重大并且势在必行。在对煤矿掘进自动化系统进行构建时不仅需要综合考虑煤巷的各项因素，还要考虑到配合支护的自动化。此外，自动化系统的构建还要从机组的自动化、掘进机的自动化、锚杆支护的自动化、运输的自动化、安保监控的自动化、信息传输的自动化等五方面进行综合考虑和应用，只有这样才能够真正实现煤矿掘进工作面的全面自动化。
参考文献：
[1]赵学雷，杜向阳等.掘进机自动化技术研究及应用[J].煤矿机械，2009（12）.
[2]孟国营，李卫涛等.煤巷掘锚一体自动化快速掘进关键技术研究与实践[J].煤矿机械，2010（12）.
论文作者:潘辉
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/20
标签：工作面论文; 煤矿论文; 工作论文; 自动化系统论文; 掘进机论文; 高效论文; 顺畅论文; 《基层建设》2017年第22期论文;