陕煤集团神木红柳林矿业有限公司 陕西省榆林市 719300
摘要：伴随着时代的不断进步，自动化技术在各个领域中得到广泛应用，在这样的背景下推动我国煤矿行业发展更加迅猛。传统作业方式主要采用以人工调整为核心的综采作业方案，已经无法满足当代煤矿井下综采作业安全和作业效率的需求。提出了一种新的煤矿井下自动综采技术方案，通过自动控制技术、传感器监测技术、故障诊断技术等实现了煤矿井下综采作业设备的联动运行和控制，极大地提升了煤矿井下综采作业效率和安全性，为实现无人化综采作业奠定了基础。
关键词：煤矿井下；综采；自动化
引言
煤炭作为国民经济发展的核心能源资源，对维持经济社会的正常运行起着十分重要的作用，随着以采煤机、刮板输送机、液压支架为代表的自动化综采设备的广泛应用，煤矿井下的综采作业效率已得到了极大提升，但在实际应用过程中，多数煤矿的各类自动化综采设备均未形成连续协同作业，智能化程度低，不得不依靠人员根据综采作业的进行不断调整，不仅影响了综采作业的效率而且还导致在调整过程中存在极大的安全隐患，降低了井下综采作业的经济性。
1井下高效综采作业的控制方案
根据分析，在现有基础上要进一步提升综采作业的效率和经济性，要从减少煤矿井下综采作业人员，提升各设备之间的调整效率入手，因此本文提出了煤矿井下高效综采作业控制方案，将采煤机、刮板输送机、液压支架，以采煤机的运行状态为核心，实现以采煤机为中心的综采设备的联合运行控制。在该高效综采作业控制方案中，联合控制主要通过“三机”联动控制系统和煤矿井下的各液压支架控制器共同实现，设置在采煤机、液压支架、刮板输送机上的传感器设备对“三机”的运行状态、相互位置等进行实时监测，然后将监测结果传输给联动控制器，联动控制器根据各设备之间的相互位置状态通过判断后向各执行机构发出调节控制指令，实现联合运行控制。具体来说首先各液压支架上的支架控制器通过红外位置传感器对采煤机之间的位置关系进行判断，刮板输送机则通过电流传感器将负载信息传递给系统的联动控制器，联动控制器综合分析后，对液压支架的收放护帮板、降柱、移架进行自动控制，通过调整刮板输送机和采煤机的运行状态实现负荷自适应运行，满足联合控制需求。
2综采自动化采煤技术的构成
综采自动化技术的有效应用能够有效降低煤炭企业的人工成本，从而有效提高煤炭企业的经济效益。同时，综采自动化采煤技术的使用还能够有效提高煤炭企业的采煤效率，也能够有效缓解当前资源的紧张。相较于传统采煤技术，自动化采煤技术也对当前煤炭企业的工作提出了更高的要求。一方面，煤炭企业应当注意对于机械化技术的引进，从而实现煤炭企业工作方式的有效改进。另一方面，煤炭企业还应当注意对于员工专业知识的培训，从而使得员工能够更快的参与到综采自动化采煤工作中。采煤机、液压支架、输送机和破碎机等作为综采自动化中较为基本的工具，对于综采自动化采煤技术的落实有着极为重要的作用，这就要求煤炭企业能够对工作人员进行专门的培训，从而使得员工能够熟练操作各个机械，有效确保工作效率。在自动化采煤技术落实的过程中，煤炭企业应当能够清醒认识到自动化采煤技术与人工采煤技术之间的联系，从而实现对于自动化采煤技术的稳定控制。同时，自动化采煤技术还能够对采煤工作进行实时监控，使得煤炭企业能够针对采煤过程中出现的问题进行及时改进，从而有效提高煤矿工作的可靠性。
3煤矿井下自动化综采工艺的应用
3.1采煤机、刮板输送机联动控制
刮板输送机根据液压支架的运行情况，在调整直线度需求后，还需要根据采煤机的综采作业情况，实现和采煤机之间的联动控制，避免出现运量不足或者溢煤现象。在调节过程中遵循了最佳运量匹配理论，系统内存储有刮板输送机的最大负载运量，系统将采煤机记忆截割状态和刮板输送机的运行状态进行匹配，当综采量大于刮板输送机当前的运量时，刮板输送机提升运行速度，加大对煤炭的运输；若刮板输送机达到最大运量依然无法满足采煤机的综采作业需求时，系统将控制采煤机调整截割作业速度和进给速度，从而匹配刮板输送机的最大运输能力需求；当采煤机的综采作业情况不满足刮板输送机的运量需求时，系统则控制刮板输送机降速运行，从而保证刮板输送机上的煤炭量，实现井下采煤机、刮板输送机运行的自动调节控制，满足经济性和安全性的运行需求。煤矿井下实际应用情况表明，采用该自动控制系后，井下综采面的作业人员数量降低了86%，综采作业效率提升了13.7%，显著提升了煤矿井下综采作业的安全性和效率，对提升煤炭生产企业的综采经济性具有十分重要的意义。
3.2采煤机自主截割控制系统
根据煤矿井下综采作业流程及采煤机、刮板输送机、液压支架之间相互配合关系。，该综采设备协同作业控制流程以采煤机的自动截割控制为基础，实现液压支架、刮板输送机根据采煤机的运行达到协同控制。在实际运行过程中首先由设置在采煤机、液压支架、刮板输送机上的各类传感器设备对各自的运行状态进行确定。根据采煤机的位置和截割状态，对采煤机在自主截割控制下的状态进行预测，根据采煤机的截割运行路径规划，建立起采煤机连续运行的控制函数关系曲线，根据采煤机与液压支架的相互位置关系实现对采煤机前后液压支架运行状态的智能控制，液压支架的支护状态随着采煤机的运行而自动调整，刮板输送机根据液压支架和采煤机的协同运行状态，在支架对齐的情况下结合采煤机的运输速度和位置，实现刮板输送机的动对齐作业，最终实现采煤机、液压支架、刮板输送机的智能协同作业。
3.3煤矿井下自动化喷雾降尘
为了提升煤矿的喷雾降尘效果，提出了一种新型的高压降尘装置，该高压降尘装置采用了可调高压控制技术，能根据采煤机的综采作业速度自动调整喷雾降尘工作压力，达到在确保降尘效果的情况下降低用水量的目的。该喷雾降尘装置的高压喷嘴模块设置在机械臂上，传输管路采用了逐级递减的变管径结构，管里直径从起始端的25mm降低到喷嘴处的16mm，从而确保了喷嘴处喷出的水雾形成直径为30μm的雾滴。在应用过程中首先对截割转速和不同工作压力情况下的喷雾降尘效果进行分析，确定不同转速情况下的最佳匹配喷雾压力，达到了煤矿井下喷雾降尘装置根据采煤机截割特性进行自适应喷雾降尘的目的。一系列应用表明，采用新的自适应喷雾降尘控制后，煤矿井下喷雾降尘效率提升了67.4%，喷雾降尘耗水降低了9.2%，显著提升了喷雾降尘的效果和经济性。通过对煤矿井下防片帮自动控制、综采面底软自动控制、自动化喷雾降尘的研究，能显著提升煤矿井下综采作业的自动化和智能化程度，是实现无人化综采作业的基础。
结语
综采自动化采煤技术作为当前煤炭企业的采煤技术发展趋势，对于煤炭企业采煤效率的提高有着极为重要的作用。自动化采煤技术往往需要用到大型的机械设备，这就要求煤炭企业能够对当前的综采工作面进行合理研究，从而制订合理的采煤计划，实现自动化采煤技术的有效应用。在实际工作中，煤炭企业应当根据实际的工作情况使用合理的采煤技术，通过人工采煤技术进行辅助，从而实现采煤的高效化，切实提高煤炭企业采煤的工作效率，有利于煤炭企业经济效益的提高。
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