煤矿无人工作面的开采技术

王 宏

（重庆工程职业技术学院，重庆 402260）



煤矿无人工作面的开采技术

王 宏

（重庆工程职业技术学院，重庆 402260）

摘 要：工业化进程不断深化趋势下，社会对煤炭资源需求增加，促使我国煤矿开采事业取得了进一步发展。特别是在科学技术支持下，越来越多的新型设备、技术应用于煤矿开采工作中。然而，受煤矿开采工作特殊性、复杂性等特点的影响，它难以进行人工操作，而无人工作面开采技术的应用有效突破了这一弊端。本文将对煤矿无人工作面开采概念及特点进行分析和研究，并深入探讨开采关键技术，最后结合某煤矿开采阐述开采技术的应用。

关键词：煤矿 无人工作面 开采技术

煤矿资源作为我国重要的能源矿藏，在促进工业领域发展等方面发挥着积极作用。当前，我国煤矿开采技术仍延续传统技术，开采效率低，不利于其的可持续发展。基于科学采矿理念，相关研究人员加大了对无人工作面开采技术的研究。在实践工作中，将机械电气自动化、导航技术等应用与煤矿无人工作面，一定程度上提高了开采有效性。因此，加强对该课题的研究具有积极意义。

1 煤矿无人工作面开采技术概念及特点

近几年来，世界各国对煤炭开采工作的研究日趋深化。特别是在科学技术水平提高的情况下，已经开展了无人工作面采煤。所谓无人工作面，是指在工作面安全系统基础上，通过有线或者无线的方式传递监测信息，控制相关生产设备。通常，工作面涉及相关技术包括自主定位导航技术、煤岩识别技术、自动监测技术等[1]。无人工作面开采工作不仅能够确保设备自动完成生产流程，还能够实现对作业程序的优化，最终实现生产过程智能化、操作无人化等目标。

无人工作面能够稳定、有序运行，关键在于其建立在先进的科学技术基础上。它的特点主要表现在以下几个方面。

第一，范围广。无人面开采范围能够覆盖薄、中、厚等多类煤层。例如，对薄煤层而言，可以采取无人自动化刨煤机完成工作；对中厚、厚煤层而言，可以实现一次全高无人化开采[2]。

第二，安全系数较高。无人工作面能够将人员完全解放出来，通过控制相关技术，实现高瓦斯煤层的瓦斯浓度，确保煤炭开采安全性。

第三，技术水平高。该项技术在延续传统技术优势的同时，结合现代先进的工业技术，在提高工作效率、推进生产组织发展等方面发挥着积极作用。

2 煤矿无人工作面开采技术分析

煤矿无人工作面开采技术包括多个方面，具体表现如下。

2.1 自动识别煤岩，提高开采准确性

开采系统中，煤岩识别技术经历了长期发展，在系统设计、识别等方面都取得了较大发展。自动识别系统一般涉及记忆程序控制系统、振动频谱传感系统等。实践中，通过噪声、红外线、紫外线等对煤岩具体情况进行识别。但是，对于井下煤层或者围岩较为复杂的地带，难以实现有效识别。现阶段，煤岩识别主要集中在提升传感器分辨率等方面。同时，积极引入智能化技术，能够有效识别煤岩分界位置，如雷达探测的应用，充分发挥了其积极作用。

2.2 实现自主定位，提高开采有效性

自主定位技术的应用，能够更加有效地提高开采技术水平。该项技术在具体应用中，主要通过构建相关模型，对煤层等基本情况进行计算，最终确定煤炭资源所在位置。具体来说，首先，动力模型的构建。采煤机工作环境具有复杂性，受诸多因素的影响，采煤机工作状态随之发生变化[3]。在具体模型构建过程中，应结合实际情况，确定科学的即时速度、加速度等，并在定位工作开始前，模拟外界干扰下的设备运动特点，掌握其精准的运动轨迹。其次，计算数据。完成模型构建后，模型分析工作需要大量数据信息作为基础。因此，实践中，需要高效的数据处理办法，以解决计算精度、计算量等问题。再次，航位推算误差补偿模型的构建。工作环境的复杂程度一定程度上影响设备惯性传感器的准确度。因此，对设备而言，应在矿井地下环境中，对误差补偿进行计算，为精准定位奠定坚实基础。最后，导航系统。目前，无人面开采导航系统基本功能，并通过高精度电子地图等实现。实践中，地图匹配需要采煤机运动处于预定的轨道中，并在轨道数据已知的情况下，通过比较采煤机运行具体情况与标准轨迹，实现对传感器误差的调整和优化，以此来确保采煤机处于正确的路线中。

2.3 进行双向高速通讯，实现信息共享

在煤矿开采工作中，对于矿井通信而言，通过双向高速通讯技术，能够快速、准确地采集和传输井下各类环境指标、设备工况等数据，实现井上、井下双向信息交流和共享。特别是实现信息由井下到井上的反馈，有助于更好地帮助技术人员安排工作。目前，由下至上的信息交流技术水平并不高，还有待进一步完善。

2.4 引进智能技术，降低人员工作量

人工智能技术作为一项新型技术，能够按照人的意愿，代替人类完成高难度工作。因此，将其引入到采矿工作中具有积极意义。通过该项技术，能够实现采矿作业流程自动控制、保护等目标，推进煤矿开采工作进一步发展。

2.5 远程监控系统的应用，确保开采工作安全

利用远程监控系统，通过将视频数据上传至以太网，然后经过以太网通信链路传输至工作面集控平台，促使图像能够随着采煤机位置的变化而自动切换，从而帮助地上工作人员了解和掌握井下状况，为后续工作提供依据[4]。实践中，工作人员通过视频图像。结合各个子系统相关数据，如液压支架状态等，对工作面液压支架等进行远程调整和控制。可见，通过可视化平台在无人化工作面上的应用，能够确保其安全运行，提高开采的有效性。

3 具体应用案例分析

结合某煤矿实际开采为例，可以根据工作面情况等选择开采技术。工作面使用的采煤法是长壁后退式，顶板管理选择的是全部垮落法。对此采煤工艺，主要确定为综合机械化采煤方式。割煤工作中，主要选择MG-100/238-WD双滚筒机型进行切割工作。

第一，针对回风巷的布置，应用沿着煤层的挑顶与起底进行，并将巷道外段布置成为半圆拱形。而运输巷道沿着煤层的顶板、起底进行布置，以有效完成支护工作。

第二，对于顶板支护，选择支撑掩护式支架。可见，该无人工作面采用的是滚筒式采煤机（在薄煤层工作面可以采用刨煤机构成无人工作面）。

据相关数据显示，该煤矿每日产量可达4400t左右，且月产量也呈现升高趋势，具有较高的生产效率[5]。因此，随着煤炭资源开采工作的进一步发展，无人工作面开采技术必将成为该项工作的必然选择。

4 结论

根据上文所述，无人工作面开采是多项技术结合的产物，在提高煤矿开采效率等方面占据十分重要的位置。因此，在煤矿开采工作中，技术人员要结合实际情况，坚持合理原则，选择合适的开采技术。加大对开采技术的研究力度，不断提高煤矿开采质量和效率，从而推动我国煤矿开采事业可持续、健康发展。

参考文献

[1]李首滨，黄曾华，王旭鸣.煤矿综采工作面无人化开采的内涵与实现[J].煤炭科学技术，2014，（9）：26-29，51.

[2]陈伟.浅析无人工作面机械化开采节能技术实践[J].资源节约与环保，2014，（8）：15.

[3]王国法.煤矿综采自动化成套技术与装备创新和发展[J].煤炭科学技术，2013，（11）：1-5，9.

[4]赵建平.煤矿无人工作面开采技术应用分析[J].中国高新技术企业，2015，（10）：164-165.

[5]方新秋，谢小平，阮飞雄.薄煤层无人工作面自动化开采技术应用[J].工矿自动化，2013，（8）：9-13.

Face in Coal Mine Unmanned Mining Technology

WANG Hong
(Chongqing Engineering Vocational College,Chongqing 402260)

Abstract:The process of industrialization and constantly deepen the trend of increased demand for coal resources, promote China's coal m ining industry has made further development. Especially in science and technology, supported by more and more new equipment, technology used in coal mining work. However, affected by coal m ining work particularity, complexity, etc., it is difficult for manual operation. Application Face unmanned mining technology to effectively break up the abuses. This paper wi ll no Face Coal mining concepts a nd characteristics of analysis a nd research, and depth exploration of key technologies. Finally, set forth in a coal mining application mining technology.

Key words:Colliery,Nobody Face,Mining Technology