煤矿综采工作面机电设备自动化控制系统研究

引言

煤炭作为我国重要的基础能源，在国民经济发展中占据着举足轻重的地位。近年来，随着煤矿开采规模的不断扩大和开采深度的逐渐增加，传统的煤矿生产方式面临着诸多挑战，如生产效率低下、安全事故频发、劳动强度大等。为了应对这些挑战，提高煤矿生产的安全性和效率，机电设备自动化控制技术在煤矿综采工作面得到了广泛应用。

一、综采工作面机电设备概述

综采工作面机电设备主要包括采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、液压支架等。其中：采煤机沿工作面切削煤壁，切深一般为 0.8～ 1.0m ；刮板输送机将煤炭运送至转载点，运输能力为1500～3000⋅h-1 ；转载机将煤炭转载至顺槽胶带输送机，转载能力与刮板输送机匹配；破碎机将大块煤炭破碎成直径在 200mm 以下的煤料，满足井下运输要求；液压支架用于支护采空区顶板，支护强度可达 1.2MPa ，且具有推溜、防倒、纠偏等功能。各设备协同运转，保障工作面的安全、高效开采。

二、煤矿综采工作面机电设备自动化控制现状

目前，我国煤矿综采工作面的机电设备自动化控制取得了显著进展。在采煤机方面，许多煤矿采用了具有记忆截割、智能调速等功能的自动化采煤机。这些采煤机能够根据煤层的地质条件和煤质情况，自动调整截割速度和深度，实现高效采煤。例如，一些先进的采煤机配备了高精度的传感器，可实时监测采煤机的运行状态和煤岩界面，从而精确控制截割动作，提高煤炭采出率。在液压支架方面，电液控制系统得到了广泛应用。通过该系统，液压支架能够实现自动移架、降柱、升柱等操作，且可根据采煤机的位置和工作状态进行跟机自动化控制。这不仅提高了支架操作的准确性和及时性，还大大减轻了工人的劳动强度。以某大型煤矿为例，其综采工作面采用的液压支架电液控制系统，能够使支架的移架速度提高 30% 以上，有效保障了工作面的推进速度。

三、煤矿综采工作面机电设备自动化控制系统优化策略

（一）提升系统可靠性

加强设备选型与质量控制：在选择机电设备和自动化控制部件时，优先选用质量可靠、性能稳定的产品，确保设备在恶劣井下环境中能够正常运行。同时，加强对设备的质量检测和验收，严格把控设备质量关。优化系统设计：采用冗余设计理念，对关键设备和通信链路进行冗余配置，如备用电源、备用通信线路等，当主设备或链路出现故障时，备用设备或链路能够自动切换，保障系统的不间断运行。此外，加强系统的抗干扰设计，通过屏蔽、滤波等措施，降低井下电磁干扰对系统的影响。建立完善的维护管理体系：制定详细的设备维护计划，定期对设备进行巡检、保养和维修，及时更换老化、损坏的部件。

（二）增强设备协同性

统一通信协议与接口标准：制定行业统一的机电设备通信协议和控制接口标准，要求设备生产厂家按照标准进行设备设计和制造，确保不同设备之间能够实现无缝通信和协同工作。对于已投入使用的设备，可通过加装通信转换模块等方式，实现设备之间的通信兼容。建290

立设备协同控制模型：深入研究综采工作面机电设备的运行规律和相互关系，建立设备协同控制模型。通过该模型，对采煤机、刮板输送机、液压支架等设备进行统一调度和协调控制，实现设备之间的动作同步和负荷匹配，提高生产效率和设备运行稳定性。加强设备调试与优化：在设备安装调试阶段，加强对设备协同性能的测试和优化，及时发现并解决设备之间协同工作存在的问题。同时，在系统运行过程中，根据实际生产情况，不断对设备协同控制参数进行调整和优化，确保设备始终处于最佳协同工作状态。

（三）提升智能化水平

引入先进的智能技术：将人工智能、大数据、云计算等先进技术应用于自动化控制系统，提高系统的智能化水平。例如，利用人工智能算法对煤层地质数据进行分析，实现采煤机的智能截割路径规划；通过大数据分析对设备运行数据进行挖掘，提高故障诊断与预测的准确性；借助云计算平台实现数据的快速处理和存储，为智能决策提供支持。开展智能化开采技术研究：针对复杂地质条件下的煤炭开采难题，开展智能化开采技术研究。如研发煤岩识别技术，使采煤机能够准确识别煤层与岩石，实现精准采煤；研究自适应支护技术，根据顶板压力变化自动调整液压支架的支护参数，提高支护效果。

（四）加强技术人才培养

加大人才引进力度：煤矿企业应制定优惠政策，吸引自动化控制、电子信息、计算机等相关专业的技术人才加入，充实企业的技术人才队伍。同时，加强与高校、科研机构的合作，通过联合培养、人才引进等方式，提高企业的技术创新能力。开展内部培训与技术交流：定期组织内部员工培训，邀请行业专家对自动化控制系统的原理、操作、维护等知识进行讲解和培训，提高员工的技术水平。同时，鼓励员工之间开展技术交流和经验分享，促进员工共同成长。建立人才激励机制：建立健全人才激励机制，对在自动化控制系统应用和技术创新方面表现突出的员工给予表彰和奖励，激发员工的工作积极性和创新热情，营造良好的人才发展环境。

四、结语

煤矿综采工作面机电设备自动化控制是提高煤矿生产效率、保障安全生产、降低劳动强度的重要手段。尽管目前在应用过程中还面临一些挑战，但随着传感器技术、通信技术、自动控制技术等的不断发展和创新，以及智能化、无人化、物联网等发展趋势的推动，煤矿综采工作面机电设备自动化控制将取得更加显著的成果。为了更好地实现自动化控制，煤矿企业应加大对自动化技术的投入，加强专业技术人才的培养，不断优化和完善自动化控制系统，推动煤矿行业向高效、安全、绿色的方向发展。

参考文献

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