雷建华

摘要：煤矿是我国经济的重要资源，为我国经济的发展做出重要的贡献。做好煤矿的开发利用，应用智能控制技术对于提高煤矿产量促进经济发展非常重要。

关键词：煤矿；采煤；智能技术；应用

一、前言

计算机技术的应用和发展，使煤矿采集朝向智能化的趋势发展，在煤矿的生产作业过程中，智能控制技术的应用能够大大提高煤矿生产的自动化程度，还能够节约能耗，实现安全作业，具有重大意义。

二、煤矿采煤技术的遵守原则

煤矿采煤技术应以安全生产原则为基础，以经济适用原则与高煤炭采出率为目的的原则下进行。其具体应遵守的各项原则的表现如下。

1、安全生产原则

煤矿开采中安全生产原则是煤矿开采中最为基础的，其不仅可以确保煤矿开采的技术落实，也可以对开采者的生命财产安全起到保护。煤矿开采企业应对开采过程中的各个细节及开采流程不断进行反复核查，极力确保设备和人员的安全标准。例如：为确保地下安全作业的需求及工人安全问题的需要，在进行巷道布置时应谨慎，一定要布置通风、防止瓦斯、防火的通道。

2、经济适用原则

经济适用主要是针对煤矿开采中的采煤技术与环境的投入方面应保持合理、适度。经济适用原则可在很大程度上提高劳动力、提高产品的产量、促进组织管理、节约成本及降低开采成本等。在选择合理的采煤技术的同时，又要对煤矿开采的产量与效率以及煤矿开采的掘进量进行考虑。

3、煤炭采出率的高低直接关系到煤炭的损失。提高煤炭的采出率可在很大程度上杜绝煤炭的自燃现象，其不仅可以避免火灾的发生，也可以在很大程度上减少煤炭的损失。

三、现代煤矿高效掘进技术发展现状

上个世纪八十年代，我国进行了大范围的矿井设计改革，取消了岩石集中地区的巷道布置方式，在煤层中布置采准巷道和开拓巷道，煤巷比例不断增加，占总掘进巷道的 70%。因此煤巷掘进技术水平的高低将直接影响煤炭开采的质量和效益。目前我国煤巷掘进技术的发展主要有以下特点。

1、掘进方式

（1）煤巷综合机械化掘进

该方式也可称之为悬臂式掘进机和单机锚杆钻机的配套作业线，在我国煤矿开采中广泛应用，以悬臂式掘进机为主要的掘进机械。目前，我国研制的煤巷掘进机的生产能力较大，工作的稳定性较好。以液压马达来驱动转载机构，减少了设备的维护量。同时，在电气系统方面，采用了 PLC 控制的方法，具有故障诊断功能和工况检测功能，可靠性较高。

（2）锚杆钻车与连续采煤机配套作业线

该方式需要进行多巷掘进，在换位交叉施工中，进行掘进作业，以连续采煤机作为最主要的掘进机械。该机械是一种具有大截割宽度的，并集合采煤、装运、行走一体的综合化的掘采设备。在国外，主要运用于多巷或者双巷快速掘进，还适用于短壁的开采，逐渐成为了现代高效矿井的主要设备。

（3）掘锚机组一体化掘进

该方式目前还处于工程试验阶段，只在某些特殊的地区使用。掘锚机组是当今世界代表高效掘进设备的最高技术水平，掘锚机组是一种掘锚一体化的设备，也是一种新的掘进机型，我国目前还处于实验和研究阶段。

2、掘进设备

自上个世纪 60 年代以来，我国借鉴国外的技术经验，开始研制煤矿掘进技术，开始了国产化掘进技术和掘进机械的研发，取得了一定的成果，但主要以小功率的掘进机为主，规模比较小。到 70 年代末，我国大量引进国外掘进设备，悬臂式掘进机得到推广，推动了我国掘进技术的发展。经过几十年的发展，已成功研制了 20 多种型号的煤矿掘进机，掘进功率及掘进机的加工制造能力都有了很大提升，系列化产品也逐步形成。但与国外相比，我国的掘进设备在适应性、可靠性、破岩能力方面还存在着很大差距。在掘进设备方面，连续采煤机、大功率重型掘进机、四臂锚杆钻车几乎被国外的厂商占领，国产的重型掘进设备在加工工艺、关键技术指标、设计制造、自动化技术方面还存在着一些问题，因此，应加大煤矿掘进技术的改进，以提高煤矿开采作业工效，促进煤矿开采业的发展。

四、常见的煤炭开采技术

1、常规机械化开采

常规采煤设备主要包括可弯曲刮板运输机、刨煤机或滚筒采煤机以及单体液压支柱或摩擦金属支柱等。这些机械设备的特征是实现了装、落、运等的机械化处理。在采煤的过程中，一个循环的操作流程主要包括采煤机割煤、跟机挂梁、清除浮煤、移溜打柱、开上下缺口等。

2、综合机械化采煤

如果遇到倾角较小、赋存比较稳定的煤层则需要采用综合机械采煤形式，常见的是使用综采面双滚筒采煤机进行割煤。而对于煤层倾角较大、顶板稳定性较差或者受其他因素影响的工作面则比较适合采用往返一次一刀的割煤方式。综合机械化采煤过程中，对于进刀方式的要求比较严格，常见的操作为：工作端面适合斜切进刀，综采面适合中部进刀，其他的多采用直接推入进刀或滚筒钻入进刀。

3、放顶煤技术

放顶煤开采技术主要是提高放顶煤的开采资源采出率技术。本项技术主要特点是运用顶煤冒放控制理论，以提高工作面顶煤放出率为主，解决相应的顶煤损失问题，这一理论包括顶煤冒放性分类，放顶煤可行性论证，拱式放煤理论，顶煤冒块预测以及顶煤放出率预测。

五、智能控制技术在采煤机中的应用

1、测试技术概况

测试需要进行实验和测量，它是通过客观事物中的相关信息，对其认识的一个过程。在测试的过程中，需要采集数据并对其进行处理，还需要完成对仿真系统的操作，也就是控制，还有被测对象的负载和运行环境的模拟。测试技术的发展需要经历三个阶段：

（1）手動阶段，也就是需要人工进行对数据采集、处理和仿真系统的控制；

（2）自动测试，通过数据采集所构成的测量装置，能够采用自动进行，但是在分析和处理测量数据的过程中，仿真系统的控制还需要人工进行；

（3）通过计算机及其外围的设备，计算机的辅助测试可以替代人工操作，需要计算机进行相关的处理，但是，这可以在很大程度上提高测试的速度和精度，扩大测试的范围。

2、测试系统工作原理

（1）液压泵试验。如果驱动转矩速传感器和变速箱，电机就能够加载调节后的溢流阀例，通过检测元件，就能够将压泵的各项性能参数直接检测出。下图1为液压泵试验原理。

（2）液压马达试验。电机驱动液压泵，当液压泵排出的高压油进入到被试液压马达后，检测元件就能够检测出马达性能参数。下图2为液压马达试验原理。

（3）牵引部试验。采煤机的主电机能够驱动牵引部，但是需要连接牵引部链轮输出轴和加载装置，在溢流阀加载的帮助下，其原理能够达到液压马达的效果，可以采用同一加载系统。下图3为牵引部试验原理。

六、现代煤矿高效掘进技术的发展趋势

从煤矿掘进技术的发展情况来看，硬岩掘进机有了很大的改进，因此现代煤矿高效掘进技术将呈现以下发展趋势：

1、掘进机智能化、自动化。随着计算机技术的快速发展，计算机断面控制系统和遥控系统广泛应用于煤矿掘进，主要表现为：推进方向监控、全功能遥控、智能监测、预报型故障诊断、记忆截割、数据远程传输等，特别是在巷道截断面尺寸及掘进方向监控方面，取得了很好的效果。通过远程机组实现远程控制，提高生产效率及其安全生产能力。

2、多功能一体化。即掘进机主机集成机载锚钻系统、机载临时支护系统、机载除尘系统等，通过多功能集成达到提高单机成巷速度和安全生产的目标。因此要解决掘进机前载锚钻系统和掘进机后配套桥式带式转载机加可伸缩带式转载机问题，这样就能解决掘进机后配矿车的转载运输问题，并有利于掘进机向不具备连续运输设备的生产矿井应用。同时实现掘进机附件化，保留掘进机原有主要功能外，还将降尘、辅助支护等装置以附件形式出现，在掘进机上搭载，用户可根据需要选择装配。

3、适用范围扩大。由于掘进机截割硬度与截割断面不断加大，因此在不同岩石掘进中的巷道断面、底板比压、研磨强度等方面的适应能力和适应范围将不断提高。

4、以自动化管理方法，保证掘进机在运行过程中按照电机的负荷情况及时调整截割深度，优化牵引速度、运行轨迹、截割速度和深度等。

5、加强支护设备的研制，保证掘进机在掘进工作中的平稳性，也减少巷道支護的工作量，减少掘进队的人数，这样也能大大减少人工成本。

七、结束语

综上所述，煤矿生产作业中，智能化控制技术的应用能够大大降低井下作业的危险，是煤炭安全生产的保障。随着智能化控制技术的发展和进步，该项技术也将具有更加广阔的发展空间。

参考文献：

[1]韩莹，赵国材，李琨.煤矿井下带式输送机智能型火灾报警系统[J].煤矿机电，2011（5）：84-86.

[2]张帅航.超化煤矿井下带式输送机机群的集中控制系统[J].中州煤炭，2012（7）：55-57