煤矿综采工作面全系统智能化控制的实现

温亚君

【摘 要】为有步骤推进煤矿综采工作面的自动化、智能化以及少人化进程，实现煤矿综采工作面采煤机、刮板输送机以及液压支架的协同控制成为至关重要的一环。协同控制本质上是工業过程控制，为保证过程控制系统的稳定运行，需要设计有效的控制策略。协同控制是在对过程控制进行合理描述的基础上，将各部分的信息数据进行智能化处理，并实现工业控制过程的自动化和智能化。国内外学者针对综采工作面的单机设备以及控制性能做了较多的研究，但对“三机”设备的协同控制研究得较少，且仅局限局部设备之间的协同控制。

【关键词】煤矿综采;全系统;智能化控制

中图分类号：TD823   文献标识码：A

引言

为了更好地预防和规避在开采煤矿过程中可能产生的安全事故，我国各大煤矿开采企业，对开采阶段实行严格的安全监督管理制度，虽然取得一定的成果，但是煤矿开采过程中受到各种环境因素的影响，很容易产生不可预测的事故，只要有工作人员进入矿场，就存在安全事故发生的可能性。因此，有专家研制出了无人化开采的技术，但是当前人们对煤矿综采工作面无人化开采的内涵、可操作性以及实现方式方面还存在较大的争议。

1 国内综采设备现状

现阶段，中国综采设备的发展已从机械化和电气化阶段发展进入自动化阶段，其中综采液压支架电液控制、三机启停控制和采煤机跟机控制均已初步实现智能自动化，通过覆盖全矿井工业以太网的构建，各种类型的视频监控装置不断覆盖综采面，为井下作业的全面自动化开展提供了必要基础。但多数矿井综采面设备只是部分实现了集中控制，多数设备仍为单机控制。因此，需要针对性地进一步完善自动化控制方案，构建完整的自动化控制系统软件，并配套相应的视频技术，确保综采面自动化控制的远程可视化。

2 智能综采控制系统的记忆策略

传统的记忆截割控制策略主要是通过记录人工控制下的采煤机截割滚筒的截割路径来实现自动截割作业，但由于煤矿井下地质环境复杂，采煤机在综采作业过程中作用在截割机构上的阻力变化较大。传统的记忆截割在应用过程中存在着灵活性差、综采效率低下的问题，因此本文在传统记忆截割的基础上提出了一种融合了煤层截割阻力预判系统的智能化的记忆截割综采策略，其利用对煤层地质条件的勘察，评估出各个路径上的煤炭的硬度情况，结合采煤机井下定位技术，在不同的阶段实现对采煤机综采截割转速和进给速度的双重控制，在此基础上结合记忆截割原理，实现对煤矿井下综采作业的高效控制。

3 智能控制过程分析

3.1 远程控制系统的应用

在煤矿综采工作面的开采工作过程中，相关操控人员需要针对相关的煤矿开采信息进行合理的收集，并且需要针对综采工作面的工作安全情况加以有效的保障。为了可以适时性获取煤矿生产工作面当中的实际工作状况，需要通过远程遥感系统将不同的遥感设备和无人化开采设备相互之间进行配合应用，通过模拟人类感关，以及收集综采工作面的具体状况来完成整个煤矿开采工作，因此可以有效提高整个煤矿开采工作的安全性以及稳定性。远程遥感系统对自动化设备以及煤矿开采的自动化机械程度要求较低，在一些开展社会当中，如果无法完成自动化的煤矿资源开采工作，通过遥感设备可以事实性获取煤矿生产工作面当中的重要数据信息，同时相关煤矿开采工作人员可以通过具体的信息反馈，对相关机械设备进行有效的操控，但是在针对远程遥感系统的控制工作当中，对无人化开采设备的应用如果出现比较严重的地质结构的影响，或者是在实际的开采工作中设备产生重大故障问题，仍然需要相关检修工作人员，深入到开采工作现场来进行设备维修和处理，以此来保证煤矿开采工作的安全稳定进行。

3.2 采煤机智能化技术的应用

若在具体综采工作面作业期间，其采煤机的进刀时间相对较长，其采煤机的侧刀极易导致煤矿地质环境的影响，进而影响到采煤机的实际割煤效率。基于此，在实际作业期间，工作人员应基于对采煤机进刀与循环速度的合理分析，进行进刀时长的科学控制，进而实现对对采煤机侧刀应用的减少，提升综采工作的割煤率。由于机身内部无固定点，经研究，利用350mm反正扣作可伸缩顶杆，一头焊在护罩上一头焊60mm长的方钢板做固定块与机身顶盖顶住，这样具有稳定、防松的作用。通过实际应用观察发现，采煤机调高油缸管接头保护罩起到了保护作用，避免了采煤机在生产过程中调高油缸升降片矸顶断管接头现象的发生。

3.3 支架电液控制子系统

综采工作面液压支架电液控制系统主要有控制器，电液换向阀组，电磁阀驱动器，隔离耦合器，压力传感器，行程传感器，红外线接收器，井下主机等组成。支架控制器为系统的核心部件，是一个高度集成化的微型矿用控制计算机，控制器接收来自操作人员或者系统的控制指令，根据传感器采集到的支架状态信息按照设计好的控制程序来控制目标支架液压油缸的动作。井下计算机通过和工作面支架的数据传输，收集存储各个支架的状态信息，通过图形的形式进行显示，通过软件XMDA对数据进行分析，以及将数据传输到地面。通过数据集成和数据传输可以将工作面其他设备的相关数据进行采集和存储，并通过图形的方式进行显示，将数据传输到地面，实现自动跟机运行、跟机降柱、抬底、移架、升柱、调平衡、护帮板、推溜等辅助功能。

3.4 井下工作面巷道集控平台子系统

在井下工作面巷道建立各顺槽控制中心及语音/视频监控、设备故障报警、运行状态检测等控制平台，使各设备间相互协调配合，实现采煤工作面全自动化控制功能，从而实现工作面的智能化和信息化功能，提高生产率，并对工作面及巷道内采煤机、刮板输送机、液压支架、转载机、破碎机、乳化液泵站的运行情况进行实时监测，发现异常情况，及时处理，同时将收集到的数据通过网络光纤快速传输到地面控制中心，自动将相关数据进行识别、存储、对比和分析，让操作人员能够实现数据的远程共享与管理。

结束语

综采作业自动智能化发展是现代化矿井发展的必然趋势之一。矿井管理者必须高度重视相关问题，在生产中组织专业人员开展积极研究，通过综合运用多种新型现代化技能，构建有效的综采自动化控制系统，实现对综采设备的集中远程监视和操控，确保回采作业效率的同时减少回采面人员数量，实现矿井综合效益的提升。

参考文献：

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[2] 周永军，高扬扬.煤矿综采工作面无人化开采的内涵与实现路径探究[J].建筑工程技术与设计，2018（24）：4335.

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（作者单位：中煤华晋集团有限公司王家岭矿）