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摘要：煤炭能源是三大能源之一，这也使得煤炭行业在社会以及经济的发展中具有非常重要的作用，而煤炭需要通过对煤矿的开采来获得，因此煤矿开采中的工作显得尤为重要。但当前我国煤矿生产在综掘工作面自动化方面仍存在不足 ，制约了煤炭生产的发展。本文通过分析掘进工作面自动化系统的内涵与范围 ，提出了提升煤矿掘进工作面自动化技术的相关措施 ，旨在为相关工作人员的开采工作提供借鉴与参考 ，以不断推动煤炭工作的平稳发展。
关键词：煤矿掘进；工作面；自动化技术
1 引言
在我国已经涌现出了一批批有着世界先进水平的超大煤矿企业，并且这些企业日产量已越来越可观，我国的煤矿企业已经具有装备千万吨级露天煤矿的能力。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。
2 掘进工作面自动化系统的内涵
煤矿掘进在煤矿企业的煤炭生产过程中处于重要地位 ，它关系到煤炭生产的各个环节 ，与生产过程的每个方面紧密相连 ，是一项具纽带性的复杂工程。因此 ，煤矿掘进工作面自动化系统的建立不应仅仅局限于煤巷之中 ，将其作为一个独立体进行分析 ，而是应该把它视作整体性内容研究。控制对象的一个重要内容就是煤巷掘进 ，煤巷掘进所输出内容是以断面的要求为依据而形成的原煤和煤巷 ，而输入的内容则是以煤壁为目标 ，同时伴有相应信号的存在。这些信号可分为几类 ：可测量不可控制、可控制不可测量 ，既不可控制又不可测量。同时 ，这些信号与运输、支护、割煤等工序相关 ，也与供电、排水、瓦斯检测、材料运输等安全保障相关。
3 煤矿掘进面自动化现状分析
自从上个世纪九十年代以来，随着以计算机技术为代表的信息技术在企业的经营、管理、设计和制造中得到日益广泛深入的应用，世界煤炭工业的大公司和发达国家的煤炭生产企业在技术发展和自身竞争需求的推动下，迅速由生产过程自动化向企业自动化、信息化的转变，对扩大经营规模并有效控制经营成本，提升企业的核心竞争力起到巨大的推动作用。目前，在世界煤炭工业的大公司和发达国家的煤炭生产企业中，企业自动化、信息化的水平已经达到相当高的程度。通过企业自动化、信息化的建设，改进了企业的生产工艺和流程，极大地提高了生产效率，为企业生产经营中的信息获取、存储、处理、传输等创造了条件，为企业扩大经营并有效控制经营成本提供了有力的技术手段。
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4 关于自动化系统涉及的范围分析
在我国，由于煤层的赋存存在多样性，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。
5 煤矿掘进工作面自动化技术分析
5.1 掘进工作面信息传输技术分析
在掘进工作面作业的过程中，必须要保证自动化系统的准确性、高效性以及实用性，这样才能够更好的传送控制指令、环境指标以及设备情况等相关的信息，由于煤矿开采过程中作业场地的条件比较恶劣，而且地况比较复杂，所以在信息传输的过程中，无法使用我们传统的信息传输网络，因此在掘进工作面中我们可以通过PPPOE技术的网关，利用环网交换机将信息传输到太环网中，进而实现信息的安全、高效、及时的传递，实现信息传输的自动化。
5.2 锚杆支护自动化技术
近年来，在采煤作业中重型机械的应用越来越广泛，采煤的机械化水平逐步得到提升，瓦斯的涌出量也日益加大，同时，随着采煤工作量和产量的提升，回采巷道的断面与维护也提出了新的要求。在此情况下，就要求加强巷道断面的建设强度。通常情况下，断面多为矩形，且跨度较大，并且断面的顶板和两侧基本是煤层，围岩受力情况较为复杂，且能接受的强度相对过低，因此，会在很大程度上影响巷道的稳定性，导致支护工作存在一定的难度。这样看来，推动锚杆支护的自动化具有强烈的必要性。
5.3 掘进机自动截割技术
掘进机自动截割可通过实时获取截割头空间位置坐标、自动截割导航和截割轨迹实时调整来完成，并利用数控加工技术、运动控制技术和传感器技术来实现。掘进机在巷道中的工作位置分为对心和偏心两种状态，处于后一种状态时掘进机受到不平衡倾覆力矩影响，振动和噪声都很大，故应采用前一种状态。通过合理设置截割断面参数和切割轨迹参数确保截割头按照预设轨迹完成截割。再利用DSP运动控制器实现闭环控制，以提高系统控制精度。例如截割断面尺寸的确定，首先根据理论截割范围，即以回转台为中心的切削球面在巷道横断面上的投影，也就是一个圆形，只要实际截割范围在该圆形内，掘进机都能在改变工作位置情况下完成一个工作循环的截割。将截割参数存于DSP内，就能确定工作路线及工作循环次数。
6 结束语
改革开放之后，我国的煤矿事业蓬勃发展，我国煤炭行业的发展水平也有了明显提升，就目前来看，尽管各国都在研发新能源，但是未来很长时间内煤炭仍是社会发展中不可缺少的能源，基于这种形势，必须要进一步提高煤炭行业的发展水平，将各种先进技术应用于煤炭行业中，以确保我国煤炭事业的良好发展。本文在此分析了机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用，希望文中内容可以为相关工作开辟思路，相信在未来的发展中，我国的煤矿工业会继续进步，机电自动化技术也会不断完善，眼下如何将机电自动化技术更好的应用于煤矿掘进面，还需要我们继续探索。
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论文作者:聂元民
论文发表刊物:《防护工程》2017年第2期
论文发表时间:2017/6/8
标签：工作面论文; 煤矿论文; 煤炭论文; 技术论文; 断面论文; 巷道论文; 企业论文; 《防护工程》2017年第2期论文;