智能化煤炭综采成套装备的研发综述

马宁宁

（晋煤集团赵庄二号井生产技术部， 山西 晋城 048000）

引言

进入20世纪以来，煤矿矿井现代化、数字化、智能化建设对于建设实现少人、无人的安全高效开采具有重要的作用。目前，我国在煤炭综合开采智能化装备方面的研究已经开始慢慢起步，大多数煤矿矿井逐步实现了全机械化开采。目前，国内已经实现一次采全高年产600～1 000 t的成套技术装备，但是相对国外的技术装备来说还是相对落后。2000年，中国与DBT有限公司共同建设了小青煤矿小煤层自动无人操作面。2004年，小青煤矿推出了螺旋钻采新工艺，并通过机外控制台实现了对无人驾驶飞机的控制。2007年，中国煤机械制造企业成功研制出第一台智能电力牵引采煤机。为了实现安全高效的煤矿开采，促进智能煤矿的快速发展，已经有很多学者进行了研究，并取得了一定的成果[1-2]。

1 煤炭开采装备的发展现状

在国家的政策支持之下，煤炭开采装备的开采技术得到很大的发展，我国的煤矿大多数都有了较大的改进，摆脱了传统的开采工艺，向智能化、信息化和网络化迈进。

1.1 采煤机

采煤机作为工作面破煤与装煤的重要设备，其先进程度已经成为影响煤炭开采效率和质量的重要因素。截止2010年，我国已经有将近24家大型的采煤机械生产企业，大部分煤炭企业的采煤机都实现了国产化，而且采煤机逐渐向多种类、多型号、多形式的方向发展，满足了不同环境的需求[3]。

1.2 液压支架

采用液压支架使得煤矿范围不断扩大，大大提高了工作面的生产能力。同时，液压支架的使用大大提高了整个工作面的生产效率，缩短了采煤周期，为设备和人员的安全提供了极大的保障。

1.3 刮板运输机

在综合机械化采煤系统中，刮板输送机主要用于输送煤炭资源。刮板输送机、采煤机和液压支撑设备都支持采煤系统。与其他两种机械装置相比，刮板输送机不易设计和生产。经过长期的发展和研究，中国生产的刮刀基本满足了国内的市场需求。

1.4 提升运输系统

随着地表煤炭资源的开采，煤炭开采逐渐向更深的地下进行，同时开采水平极大提高，促使煤炭运输技术向着更深、更大运力的方向发展。目前，国内矿山吊装系统的设计和生产能力已经与国际接轨。

1.5 辅助系统与设施

在采煤过程中，不仅需要专业的采煤设备，还需要采矿和辅助设备等大量安全设备。例如，气体监测设备、设备安全生产监测、安全救援和防爆设施等安全监测系统都是必不可少的。

2 煤炭开采装备的发展方向

2.1 综合开采互联网和智能化

目前，煤矿行业的热点之一是实现人员越来越少的自动化采矿。美国和澳大利亚的煤炭企业在20世纪80年代以来就开始进行研究，实现了工作面三机的自动化及井下环境安全信息的实时监测[4]。

2.2 综采掘进的智能化

开采设备是煤炭开采中极为重要的，开采设备的好坏直接影响到煤炭开采的效率和整个开采系统的安全性。在未来的综采设备发展上，将智能控制技术和可视化远程控制技术应用到煤炭工作面开采，实现更加智能化、自动化的控制作业，极大地减少工作面工作人员的数量，向着无人作业方向发展。通过采用远控智能平台智能化进行综合开采，同时采用掘支运三位一体的配套设备进行煤炭开采。

2.3 运输自动化

目前煤炭在矿井下的运输主要通过带式输送机进行运输。随着运输机向智能化的方向发展，无需像以前一样进行人工纠偏、人工驾驶等操作，只需通过远程操控系统进行远程智能化控制。通过这些技术的应用，提高了煤炭开采的和运输的效率，并且极大地减少了施工人员的伤亡数量，对于煤矿安全生产具有重要的意义。

2.4 综合可视化与智能控制

目前，在煤矿自动化设备和系统的研制方面，国内外煤矿企业取得了较大的成绩。比如目前常用的防岩爆型在线监测系统。随着在线监测技术的快速发展，煤炭开采逐渐摆脱了传统的开采模式，向着更加人性化的方向发展，极大地减少了人员的伤亡事故，更是大大减少了财产的损失。将煤炭开采的各个系统进行集成，通过网络进行联通，形成一个自动化的平台，可以进行全局的控制[5]。

3 综采自动化最新技术研发

自动化采煤是目前煤矿企业进行煤炭开采的主要方式之一。但是它也面临着较大的问题，比如支架顶板支撑压力不足的问题，因此经常会导致输送机出现超载现象，通过研制智能反馈系统，将采煤机割煤和智能调高控制，支架与围岩结合等方面进行智能化控制，顶板支撑力能够在智能化的网络下进行自动补偿，为煤矿开采企业的开采施工作业保障安全。并且开发了开采工作面视频监控系统，通过在测距方面应用传感器，研制了一种可以无限测距的感知系统，见图1。

4 结语

目前，我国的煤炭开采成套设备有了较快的发展，但是与发达国家相比还存在一定的差距。在未来的发展中，只有不断深入研究理论，采用先进的技术对煤炭综采成套设备创新，才能逐渐实现国产高端煤机产品完全替代进口，实现重大煤矿设备和智能化技术的完全国产化，从而使得综采掘进更好地向着智能化、自动化、综合可视化与智能控制的方向发展。

图1 围岩状态及支架动作量感知系统