引言

    随着煤矿自动化、机械化的快速发展，自动化、智能化的采煤方法和采煤工艺成为高产高效矿井建设的核心。以现有煤矿安全生产事故分析，主要发生在煤矿巷道掘进过程中，由于地质条件复杂，对规划的巷道内部了解不全面，容易发生透水、瓦斯突出等安全事故。如果能够将无人机械化的采煤方法与工艺应用于煤矿巷道掘进，将对矿井和工作人员的安全生产起到重要的推动作用。

    1 巷道掘进工艺

    煤矿巷道掘进方法是否合理，事关煤矿的安全、高效的生产，决定了煤矿的经济效益和社会效益。同时对能源的合理利用有着重要意义。目前广泛应用在煤矿巷道掘进配套设备。

    主要掘进配套设备包括掘进机，主要为悬臂式，摇臂可左右摆动上下俯仰，从面对巷道掘进截面上的煤层与岩石进行掘进。锚杆钻机用来给掘进后的巷道进行安全支护，现在比较先进的是将机载锚杆钻机及锚杆钻机安装在掘进上，动力源由掘进机提供，从而节省空间，实现掘进与打锚杆一体化。转载机一般为桥式转载机，通过一端与掘进机联接，另一端与皮带联接，实现掘进后的煤与岩石转到皮带机上，最后由皮带机把物料输送出巷道。

    2 无人化采煤技术概况

    以人为本，安全是煤矿井下作业的重中之重，煤矿井下开采安全风险较大，未知风险较低高，应保证所选采煤方法和采煤工艺的各个工序符合相关规章制度。特别是高瓦斯矿井，更应该制定更加完善合理的采煤工艺，减少灾害的发生，所以在特殊场合，满足生产工艺要求的前提下，应减少人员的配备。通过以上分析，煤矿井下实现无人化采煤从安全方面考虑是很有必要的。

    为更加详细地介绍煤矿巷道掘进工作面无人化的实现方法，通过调研常规掘进采煤方法，以及对以上方法进行的分析总结，得到以下无人化掘进采煤的工艺流程，具体如图1所示。

    图1 无人机械化采煤工艺流程

    1)掘进机。悬臂式掘进机是煤矿巷道掘进作业的主要设备，掘进机的工作性能对提高掘进效率起着极其重要的作用。掘进机主要通过倾角传感器、煤岩识别系统实现悬壁与截割头的摆动以及俯仰动作的智能化，同时可通过安装倾角传感器监测煤层顶板倾角变化，从而对掘进机的悬臂进行适当补偿，避免因煤层顶板的变化而出现超挖或欠挖的问题，造成能源的浪费。同时，在掘进机截割头装有煤岩识别装置，主要通过射线探测，从而控制掘进机的动作。

    2)转载机。转载机主要承担煤从掘进机向皮带机传递的任务，具有减速器、链轮等设备，需要对温度等关键参数进行监测与控制。

    3)皮带机。皮带机主要担负巷道运煤的任务，由胶带、托辊和滚筒组成，由于皮带机的皮带较长，当负载不均匀等原因出现时，会造成皮带跑偏，所以需要安装位移传感器监测皮带位置，当出现皮带跑偏时，通过控制托辊实现纠偏，同时可安装张力传感器，对皮带进行张力检测随时调整皮带的张紧程度。

    4)锚杆钻机。锚杆钻机是煤矿巷道锚杆支护工作中的重要设备。在改善支护效果、降低支护成本及支护作业效率方面具有突出的作用。现有的锚杆机一般为气动式，实现自动化、无人化需要对气缸进行控制，同时应对锚杆机的位置及气缸的气压大小通过编写PLC程序进行控制，主要通过与掘进机实现无缝联接，掘进与锚固同时进行提高工作效率。

    3 无人化巷道掘进利弊分析

    1)优势。无人化巷道掘进采煤，最为有利的方面是减小作业面工作人员的配备，大大的节约了人力成本，从而节约吨煤成本；安全系数的提高，由于巷道掘进现场无法预计的危险无处不在，人为原因造成的生产事故也时有发生，所以对煤矿巷道掘进采用自动化与无人化，会减少人为原因产生的事故，可减小对人员与设备的带来危害，从而降低吨煤伤亡率。

    2)弊端。煤矿巷道无人化掘进，会增加相关配套设备成本，高精度传感器以及监控设备，价格不菲，同时对操作人员的知识及技能要求较高，由于电器部件的自身特性，当出现问题时故障不易排除。

    4 结语

    随着煤矿机械化、自动化和智能化及各种传感器技术的快速发展，使得无人机械化巷道掘进工艺应用于煤矿巷道掘进开采成为可能。目前，煤矿巷道掘进的无人化仅仅停留在技术层面，还应在自动化、智能化和少人化充分发展的基础上，推进煤矿巷道掘进无人化的开采工作。