煤礦綜采工作面智能化開采

張彥雄

摘 ?要：目前，我國正在積極推進煤礦開采的智能化，以便提升煤礦開采的效率和保證煤礦開采的安全?，F階段，我國的智能化煤礦開采還處于起步階段，許多關鍵性問題還未解決。分析目前煤礦智能化開采的應用現狀，指出由于煤礦綜采工作面開采條件的多樣性和復雜性，煤礦的智能化開采發展必然是需要經歷分階段發展的過程，同時需要開采設備和控制技術的提升和井下作業人員素質和能力的提高，智能化的開采必然是一個長期的過程。目前煤礦的智能化開采仍然需要在管理觀念、投入力度、研發團隊建設等方面發力。

關鍵詞：煤礦;綜采工作面;智能化開采

引言

在當今的煤礦綜采工作面中，智能化技術已經得到了越來越廣泛的應用。通過該技術的應用，不僅顯著提升了綜采工作效率、質量與安全，同時也進一步降低了作業人員的勞動強度，并為企業節約了大量的人力資源成本，這對于煤礦企業經濟效益的提升有著關鍵性的意義。因此，在煤礦企業的綜采作業中，一定要加強智能化技術的應用研究，并對其裝備進行科學管理，這樣才可以進一步提升生產效益，促進企業發展。

1煤礦智能化開采的定義及優勢

①定義。所謂的智能化，就是通過對某控制對象做出的合理感知、精準判斷，加上最快速的執行能力，判斷感知需要的信息，具備非常強的學習以及優化能力。智能化具備以下三個方面的特征。第一，能夠對外界的各種信息準確感知并進行采集;第二，可以對采集到的信息做出分析判斷，自主學習，并且主動決策;第三，可以自主進行判斷并實際執行。煤礦的智能化開采系統能夠使煤機裝備實時感知井下環境的變化，對整個控制參數做出調整，在煤礦的智能化開采當中，最主要的三個步驟就是智能感知、智能決策和智能控制。智能化設備能夠主動學習，并且具有決策能力，它能夠很好地感知分析問題，并進行修正，從而在不同的條件下選擇合適的開采方案。根據環境的變化，智能化開采設備會發揮自我開采能力，實現最大意義的智能化開采，在極端條件下能夠進行無人化開采。②智能化開采的技術優勢。與傳統的綜采技術相比，智能化開采的優勢體現在兩方面。首先，煤礦開采效率提高。智能化開采要實現煤礦開采的無人化，所有流程都要實現自動化。這有助于減少人對煤礦生產的干預，極大地提高了煤礦開采效率。傳統綜采技術的一些工藝流程都還是由人來操作，而人是有生理極限的，很難持續進行高強度開采作業，這使得煤礦開采效率難以得到進一步提升。其次，煤礦開采更加安全。由于在開采過程實現了無人化和自動化，使得井下所需工人數量更少，這極大地保障了工人的生命安全。智能化開采時，設備多采用自動化控制或遠程控制，對煤礦事故的識別更加靈敏。

2煤礦智能化開采相關技術

2.1姿態數據的采煤機記憶截割

采煤機是綜采工作面的落煤設備，目前采煤機的記憶截割功能主要分為：記憶學習、記憶截割、記憶中斷、記憶修改四個階段。采煤機在割煤過程中可以通過分析、記憶自身運行參數，并按照工藝段將這些數據進行保存，根據記憶數據可以實現自動割煤，當遇到異常情況可以切換至手動割煤。當工作面發生變化時，將調整后的采煤機滾筒高度或者牽引數據記錄下來可以覆蓋原先的記憶數據繼續截割。未來智能化開采，采煤機則會基于工作面的地質數據、慣性導航和三維掃描等應用進行工作面態勢感知，然后根據工作面透明化模型進行數字化采煤。

2.2動化高效協同技術

在實際的應用過程中，行走編碼器和行程傳感器的有效配合，為采煤機智能控制系統的正常運行提供了基礎性的支持，是記憶割煤、遠程干預等功能順利實現的基礎。根據存儲系統中的記憶曲線，結合調高系統的反饋信息，調整滾筒的位置參數，然后借助編碼器的記憶運算能力，對采煤機的整體運行距離進行計算，最終完成煤炭的自動切割、開采。按照工作視頻以及主機系統所提供的信息，操作人員可對其進行遠程控制。同時，增加了多個傳感器，例如護幫板傳感器、傾角傳感器和測高傳感器等。其中，護幫板傳感器主要用于判斷護幫收起的位置是否符合要求，避免液壓支架影響煤炭采割。在單個支架移動時間為15s的情況下，可支持采煤機以0.1m/s的速度前進。采煤機按照記憶曲線的“象限”分割，精確整合支架全工作面和采煤機階段點，為煤炭開采自動化水平的有效提升提供了極大的支持。

2.3位置監測技術

在通過智能化綜采工作面進行煤礦綜采的過程中，需要對采煤機具體的位置實時進行確定與調整。目前，慣性導航技術是位置監測中的一項最常用的技術形式，通過該技術的應用，可以借助于加速度計算來實現采煤機位置監測，并為其提供導航。但是如果僅僅應用這一種技術，隨著應用時間的延長，監測誤差也會增大?；诖?，在該技術的具體應用中，也需要結合一些其他的位置監測技術來使用，比如閉合路徑算法的應用便可有效降低其誤差，實現采煤機位置的準確監測。特別是在工作面比較大的情況下，這兩種技術的結合使用不僅可進一步提升位置監測精度，同時也可以有效降低人工開采程度，讓智能化技術在煤礦綜采中得以充分利用。

2.4遠程遙控型無人化開采技術

遠程遙控無人化開采主要利用擬人手段，通過對人類的視覺和聽覺進行模仿，做出指導。這樣工作人員能夠全部到井上監控中心工作，完全離開井下復雜的環境，達到無人化開采的實際目標。通過利用遙控型無人化開采，可以提升設備的智能化以及自動化水平，如果關鍵設備不能正常工作，還可以利用人工做出調整。智能化無人開采一般應用在較為惡劣的環境下，主要應用在煤巖識別、信息傳輸以及工作面直線控制等較為關鍵的技術上，它是非常關鍵的綜合性技術，能夠確保整個綜采設備的實際工作狀態，使設備科學合理的高效運行。當前的lasc慣性導航系統已經可以對整個工作面的設備監控進行掌握，控制工作面的全部設備。慣性導航系統主要是利用液壓支架和采煤機，做出準確的實時檢測，傳輸整理出的工作數據，實施工作面的直線控制檢測方案。采煤機將刮板運輸機當中收集到的數據全部傳輸給控制平臺，由控制平臺進行統一調度，將數據傳給不同的系統，實時安排工作面。結合現場工作面視頻的監控技術和設備的主動反饋信息技術，最大程度的降低工人的作業強度，規避盲區，避免無法預知的危險，更好地保證工作人員的安全。

結語

智能化技術是我國煤炭生產無人化趨勢的必然要求。隨著煤炭自動化開采水平的不斷提升，現階段對采掘工作面智能化控制系統的性能提出了更高的要求。巷道監控中心引入網絡數據傳輸視頻信號，極大地提高了實時監控的效率;而采掘裝備自動化水平的全面提升，也提高了采掘效率，降低了人工成本，進一步推動了煤炭開采技術的安全、智能化發展。煤礦推進智能化開采是保證安全生產，降低作業人員勞動輕度，提升煤炭產業工人幸福指數的重大變革和歷史性轉變，是國家的要求，也是企業的需求，更是廣大煤炭產業工人的需求，一定要大力推動5G、智能裝備和精密監測監控等設施的升級，早日全面實現智能化開采。

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