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[摘 要]我国是世界煤炭大国，煤炭在我国能源结构中举足轻重。随着科技的发展，煤炭企业大力采用适合自身发展的新技术，成为煤矿企业安全、高产高效进行煤炭开采的必由之路。本文结合实际，首先介绍综采工作面自动化系统基本构成，然后分析综采工作面自动化技术发展趋势。
[关键词]煤矿 综采工作面 自动化技术 构成 发展趋势
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0330-01
1.煤矿综采工作面自动化系统基本构成以及控制要求
1.1 煤矿综采工作面自动化系统基本构成
煤矿综采工作面自动化系统是自动控制、传感器、计算机、设备工况监测及故障诊断、电液控制、直线控制、集中控制等多种自动化技术的综合运用。综采工作面自动化系统组成部分很多，大致分为五大部分：一是主采机组机控制站。主要有采煤机、刮板机、工作面支架组成，其主要功能是对采煤设备的直接控制；二是转载运输控制站。主要有转载机、破碎机、皮带机和超前支护支架组成，这一部分是工作面控制中心的协调下跟随主采机组的推进自动移动。同时采集所有设备的工作参数和超前支护的顶板参数；三是视频监测系统。主要完成工作面设备及顺槽设备的主要监控工作；四是通讯调度系统。其功能是在工作面无线覆盖的基础上，为工作面所有空间提供无线全覆盖的无线通讯系统；五是工作面整体操作平台。它是整个综采工作面的所有设备的控制平台，能够负责与地面调度进行信息联络，能够监视工作面的所有设备工作状态以及各种参数。
1.2 煤矿综采工作面自动化控制要求
煤矿综采工作面自动化是煤矿生产最前沿的工作环节，也是最复杂的工作环节，因此对其控制要求较高。一是煤矿综采工作面自动化系统通过远方集中控制、就地集中控制、就地分部开车、检修开车等方式能够对所有综采工作面进行监测和控制；二是控制系统可以实现在地面直接控制井下的破碎机、运输机、转载机控制，也能控制泵站，高压开关，电站的运行；三是在远方集控方式下，煤矿综采工作面自动化能够达到有煤流时输送机运行，无煤流时输送机停止，同时防止输送机系统频繁启动的控制；四是当系统出现故障时，上位机监控系统应提供故障诊断及解决方法；五是综采工作面所有设备均设有过载、短路等保护；六是系统在转载机、采煤机等各主要设备处设置视频监测点。
2.综采工作面自动化技术发展趋势
当前，我国对煤矿安全要求的越来越高，煤矿无人化自动工作面采煤技术是保障工作面安全开采的有效途径，已经被越来越多的煤矿企业所关注，无人化自动工作面技术是世界前沿的新兴技术，其开采的基础理论研究和开发新技术、新装备，逐步使采机械将向着机器人化和智能化方向发展。
2.1 无人自动化工作面采煤技术的定义
无人自动化工作面采煤技术就是利用地下通讯、定位、工艺设计、监视和控制系统等最先进的技术来操纵采煤设备与采煤系统，在采煤过程中，工人不在回采工作面内，而在工作面以外的地点工作面安全专家系统的保护下，通过有线或无线方式远程控制关键生产设备，监测其工况，利用割煤设备（刨煤机或采煤机）的自主定位与自动导航技术、煤岩自动识别技术、液压支架电液控制技术、刮板输送机自动推移技术、工作面自动监控监测技术、井下高速双向通讯技术和计算机集中控制技术等自动完成割煤、移架、移刮板输送机、放煤和顶板支护等生产流程，动态优化作业程序，实现工作面生产过程自动化、采煤工艺智能化、工作面管理信息化以及操作的无人化。采煤工艺智能化、工作面管理信息化以及操作的无人化。
2.2 无人自动化工作面采煤技术发展方向
煤矿综采工作面自动化无人工作面系统工程相对复杂，是不同领域技术的交叉和综合的利用，根据功能流和数据流可将其分解为：三机自动控制系统，三机工况检测与诊断系统，防尘、防水、防震和防爆系统、工作面灾害预测预报系统，“采煤-环境”安全专家系统，采煤工艺智能系统、数字化显示与更新系统，采矿模拟系统和决策仿真系统。
2.2.1 三机自动控制系统
工作面的三机主要包括采煤机、液压支架和刮板输送机，实现三机自动控制是实现无人工作面的基础。采煤机是无人工作面设备的核心部件，实现无人工作面的关键技术就是研究适合中国煤层条件的采煤机自动控制系统。采煤机的自动控制系统包括自主定位与自动导航系统及自动调高系统，采煤机高速、精确自主定位导航技术是实现采煤机自动控制系统的关键。液压支架电液控制系统是目前最先进的支架控制方式，集机械、液压、电子、计算机和通信网络等技术于一身，可实现拉架、推溜、打护帮板、收护帮板以及架间喷雾等随机联动自动化，以及自动控制液压支架动作，实现支架本架控制、邻架控制、隔架控制、运行状态和工作面矿压监测的远程控制等。新型智能化刮板输送机在各性能方面取得了很大的发展，代表了当今世界刮板输送机的最高水平，实现了自动推移控制，同时向大型化、智能化、高可靠性及元部件标准化方向发展。
2.2.2 三机工况检测与故障诊断系统
三机工况自动检测与故障诊断系统为实现三机在工作面安全运行提供可靠保障，采煤机智能化检测技术已经达到较高水平，利用各种可控驱动装置和自动调链装置，采用CST可控驱动装置、ACTS自动调链装置及工况监测系统，使其向智能化自动化方向发展，从而实现了功率大、事故率小、效率高和安全运行。
2.2.3 灾害预测预报系统
工作面灾害自动预测预报系统通过各种传感器对井下煤层厚度及其变化、顶底板岩层组合及其空间分布，构造（断层、褶曲），矿井水文地质及瓦斯地质、煤层中的地质异常体（岩浆岩侵入体、岩溶陷落柱和煤层冲刷），煤层夹矸、地应力、地温、工作面顶板状态、瓦斯爆炸、地热害以及由它们诱发地震、突水、煤与瓦斯突出等进行监测；将监测信息传送至控制中心，利用预测评价软件系统和地质信息处理系统，为保证工作面的生产效率提供地质数据和分析判断，从而避免因地质条件的复杂性和无序变化造成井下工作面事故的发生，保护井下各种传感器和精密设备安全。综采工作面的综合检测系统的发展为无人自动预测预报系统奠定了基础，数字防爆横波地震仪、数字防爆坑道无线电波透视仪、数字防爆直流电法仪、防爆瑞利波仪、钻孔防爆直流电法仪、钻孔防爆测斜仪、便携式智能化地震仪、地质雷达和煤与瓦斯突出自动定位仪等矿井物探仪器为探测采煤工作面前方地质构造提供了条件。
2.2.4 “采煤-环境”安全专家系统
“采煤-环境”专家可靠系统模型为无人工作面提供了可靠的安全系统保障，保证无人工作面的高产、高效和可靠性。它能判断机电设备和周围环境的状态，快速采集各种数据并进行分析、诊断以及预测，从而保证设备能自动工作在最优的状。
2.2.5 采煤工艺智能化系统
智能控制采煤机和综采工作面自动综合监测系统的发展，增加了采煤机动态控制与故障处理能力，根据地质条件的变化，改变煤机的运行状态参数（截割速度、滚筒位置、破碎机位置），无人工作面采煤工艺智能化实现成为可能。
参考文献
[1] 魏同.煤矿开采技术[J].科技期刊，2010-03-29.
[2] 王庆海.世界煤矿开采[J].煤矿现代化，2008-10-20.
[3] 周维星.煤矿开采办法[M].山西太原出版社，2009，08.
作者简介
任小强，男，汉族，山西阳泉人，于2011年毕业于中国矿大，所学专业：煤矿开采技术，助理工程师，现在从事煤矿开采技术工作。
[关键词]煤矿 综采工作面 自动化技术 构成 发展趋势
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0330-01
1.煤矿综采工作面自动化系统基本构成以及控制要求
1.1 煤矿综采工作面自动化系统基本构成
煤矿综采工作面自动化系统是自动控制、传感器、计算机、设备工况监测及故障诊断、电液控制、直线控制、集中控制等多种自动化技术的综合运用。综采工作面自动化系统组成部分很多，大致分为五大部分：一是主采机组机控制站。主要有采煤机、刮板机、工作面支架组成，其主要功能是对采煤设备的直接控制；二是转载运输控制站。主要有转载机、破碎机、皮带机和超前支护支架组成，这一部分是工作面控制中心的协调下跟随主采机组的推进自动移动。同时采集所有设备的工作参数和超前支护的顶板参数；三是视频监测系统。主要完成工作面设备及顺槽设备的主要监控工作；四是通讯调度系统。其功能是在工作面无线覆盖的基础上，为工作面所有空间提供无线全覆盖的无线通讯系统；五是工作面整体操作平台。它是整个综采工作面的所有设备的控制平台，能够负责与地面调度进行信息联络，能够监视工作面的所有设备工作状态以及各种参数。
1.2 煤矿综采工作面自动化控制要求
煤矿综采工作面自动化是煤矿生产最前沿的工作环节，也是最复杂的工作环节，因此对其控制要求较高。一是煤矿综采工作面自动化系统通过远方集中控制、就地集中控制、就地分部开车、检修开车等方式能够对所有综采工作面进行监测和控制；二是控制系统可以实现在地面直接控制井下的破碎机、运输机、转载机控制，也能控制泵站，高压开关，电站的运行；三是在远方集控方式下，煤矿综采工作面自动化能够达到有煤流时输送机运行，无煤流时输送机停止，同时防止输送机系统频繁启动的控制；四是当系统出现故障时，上位机监控系统应提供故障诊断及解决方法；五是综采工作面所有设备均设有过载、短路等保护；六是系统在转载机、采煤机等各主要设备处设置视频监测点。
2.综采工作面自动化技术发展趋势
当前，我国对煤矿安全要求的越来越高，煤矿无人化自动工作面采煤技术是保障工作面安全开采的有效途径，已经被越来越多的煤矿企业所关注，无人化自动工作面技术是世界前沿的新兴技术，其开采的基础理论研究和开发新技术、新装备，逐步使采机械将向着机器人化和智能化方向发展。
2.1 无人自动化工作面采煤技术的定义
无人自动化工作面采煤技术就是利用地下通讯、定位、工艺设计、监视和控制系统等最先进的技术来操纵采煤设备与采煤系统，在采煤过程中，工人不在回采工作面内，而在工作面以外的地点工作面安全专家系统的保护下，通过有线或无线方式远程控制关键生产设备，监测其工况，利用割煤设备（刨煤机或采煤机）的自主定位与自动导航技术、煤岩自动识别技术、液压支架电液控制技术、刮板输送机自动推移技术、工作面自动监控监测技术、井下高速双向通讯技术和计算机集中控制技术等自动完成割煤、移架、移刮板输送机、放煤和顶板支护等生产流程，动态优化作业程序，实现工作面生产过程自动化、采煤工艺智能化、工作面管理信息化以及操作的无人化。采煤工艺智能化、工作面管理信息化以及操作的无人化。
2.2 无人自动化工作面采煤技术发展方向
煤矿综采工作面自动化无人工作面系统工程相对复杂，是不同领域技术的交叉和综合的利用，根据功能流和数据流可将其分解为：三机自动控制系统，三机工况检测与诊断系统，防尘、防水、防震和防爆系统、工作面灾害预测预报系统，“采煤-环境”安全专家系统，采煤工艺智能系统、数字化显示与更新系统，采矿模拟系统和决策仿真系统。
2.2.1 三机自动控制系统
工作面的三机主要包括采煤机、液压支架和刮板输送机，实现三机自动控制是实现无人工作面的基础。采煤机是无人工作面设备的核心部件，实现无人工作面的关键技术就是研究适合中国煤层条件的采煤机自动控制系统。采煤机的自动控制系统包括自主定位与自动导航系统及自动调高系统，采煤机高速、精确自主定位导航技术是实现采煤机自动控制系统的关键。液压支架电液控制系统是目前最先进的支架控制方式，集机械、液压、电子、计算机和通信网络等技术于一身，可实现拉架、推溜、打护帮板、收护帮板以及架间喷雾等随机联动自动化，以及自动控制液压支架动作，实现支架本架控制、邻架控制、隔架控制、运行状态和工作面矿压监测的远程控制等。新型智能化刮板输送机在各性能方面取得了很大的发展，代表了当今世界刮板输送机的最高水平，实现了自动推移控制，同时向大型化、智能化、高可靠性及元部件标准化方向发展。
2.2.2 三机工况检测与故障诊断系统
三机工况自动检测与故障诊断系统为实现三机在工作面安全运行提供可靠保障，采煤机智能化检测技术已经达到较高水平，利用各种可控驱动装置和自动调链装置，采用CST可控驱动装置、ACTS自动调链装置及工况监测系统，使其向智能化自动化方向发展，从而实现了功率大、事故率小、效率高和安全运行。
2.2.3 灾害预测预报系统
工作面灾害自动预测预报系统通过各种传感器对井下煤层厚度及其变化、顶底板岩层组合及其空间分布，构造（断层、褶曲），矿井水文地质及瓦斯地质、煤层中的地质异常体（岩浆岩侵入体、岩溶陷落柱和煤层冲刷），煤层夹矸、地应力、地温、工作面顶板状态、瓦斯爆炸、地热害以及由它们诱发地震、突水、煤与瓦斯突出等进行监测；将监测信息传送至控制中心，利用预测评价软件系统和地质信息处理系统，为保证工作面的生产效率提供地质数据和分析判断，从而避免因地质条件的复杂性和无序变化造成井下工作面事故的发生，保护井下各种传感器和精密设备安全。综采工作面的综合检测系统的发展为无人自动预测预报系统奠定了基础，数字防爆横波地震仪、数字防爆坑道无线电波透视仪、数字防爆直流电法仪、防爆瑞利波仪、钻孔防爆直流电法仪、钻孔防爆测斜仪、便携式智能化地震仪、地质雷达和煤与瓦斯突出自动定位仪等矿井物探仪器为探测采煤工作面前方地质构造提供了条件。
2.2.4 “采煤-环境”安全专家系统
“采煤-环境”专家可靠系统模型为无人工作面提供了可靠的安全系统保障，保证无人工作面的高产、高效和可靠性。它能判断机电设备和周围环境的状态，快速采集各种数据并进行分析、诊断以及预测，从而保证设备能自动工作在最优的状。
2.2.5 采煤工艺智能化系统
智能控制采煤机和综采工作面自动综合监测系统的发展，增加了采煤机动态控制与故障处理能力，根据地质条件的变化，改变煤机的运行状态参数（截割速度、滚筒位置、破碎机位置），无人工作面采煤工艺智能化实现成为可能。
参考文献
[1] 魏同.煤矿开采技术[J].科技期刊，2010-03-29.
[2] 王庆海.世界煤矿开采[J].煤矿现代化，2008-10-20.
[3] 周维星.煤矿开采办法[M].山西太原出版社，2009，08.
作者简介
任小强，男，汉族，山西阳泉人，于2011年毕业于中国矿大，所学专业：煤矿开采技术，助理工程师，现在从事煤矿开采技术工作。