综掘工作面智能化开采技术研究

2020-03-02

技术与市场 2020年1期

关键词：掘进机巷道工作面

(陕西陕煤陕北矿业公司柠条塔矿，陕西榆林 719300)

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煤矿在开采过程中，综掘工作面是煤矿开采的“开拓者”，其工作环境相对恶劣，危险系数相对较高，全面提升其智能化开采技术水平，对于降低综掘工作劳动强度，提升综掘工作实效有着非常明显的作用。因此，对综掘工作面智能化开采技术进行研究非常关键。

1 综掘工作面智能化开采技术要点

1.1 综掘工作面智能化开采工序设定

智能工作面智能化开采技术主要以煤壁作为输入对象，输出对象主要是开掘的煤炭和成型的巷道。在具体工作中，通过视频控制、生产控制及探测控制等方式对综掘工作面各个模块进行控制。整个系统内各个工作职能相互协同，共同完成智能化开采。综采工作面，整体的信息来源相对于传统工作面更为复杂，可控性与不可控性信号、可测量性与不可测量性信号相互交叉。在进行工作面探测时，首先对岩层移动情况进行探测，然后对地质进行勘测，第三对水源进行探测，最后根据探测情况，开展瓦斯抽采等。具体生产环节主要包含有运输、支护及隔煤。在智能化开采技术中，视频工具主要包含有对排水、通风及供电情况进行监测等。

1.2 综掘工作面智能化开采控制系统

从当前综掘工作面智能化开采技术在综掘工作面使用情况来看，整个控制系统主要包含有3个方面的内容，具体为：视频监控系统、生产控制系统及围岩探测系统，其中，视频监控系统主要是实现综掘工作面视频监控的智能化，主要监测的内容是巷道变形情况、瓦斯抽采情况、通风除尘情况。生产控制系统主要包含三个方面，分别为运输系统、锚杆系统及掘进机系统。围岩探测系统主要是对围岩变形情况进行探测。

1.3 综掘工作面智能化开采关键技术

1)综掘工作面巷道变形智能化控制技术。随着煤矿开采强度的不断提升，对于综掘工作面生产的自动化水平要求持续增加，特别是各种类型重型设备的应用，再加上瓦斯涌出量的不断增加，对于综掘巷道断面的要求在持续增加。当前很多煤矿已经进入到深部开采的阶段，综掘工作面支护等方面相对于传统的巷道支护出现了较大的变化，若巷道开挖之后，不能在第一时间实现有效支护，巷道塑性变形区与围岩破碎区会出现急剧增加的情况，在整个变形的过程中，若能够及时给予高强度的锚网索支护，能够实现巷道变形的有效控制。但从综掘工作面智能化控制技术来看，其具备有智能控制和智能感知的功能，在进行开掘之前，需结合煤矿实际地质条件及综掘工作面开掘需求，研究出符合综掘工作面实际需要的智能化控制，确保达到智能控制需求，准确预测围岩变形并智能控制围岩变形。

2)综掘面掘进机智能化技术。在综掘工作面开采的过程中，掘进机是其中关键的设备，从当前掘进机智能化技术来看，其中关键技术为：断面智能成型控制技术、煤岩智能识别技术及掘进机姿态定位技术，其中在定位技术当中，当前已经取得较好应用效果的是机器视觉测量定位技术、激光制导技术及惯性导航技术，能够将掘进过程中巷道开掘过程中巷道和掘进机之间的耦合关系展现出来，在巷道掘进过程中形成自主导航体系，是当前总掘面开掘关键技术。

3)综掘面锚杆支护智能化技术。从当前综掘面支护情况来看，锚杆支护仍旧是综掘面常见的支护技术，从该技术智能工作情况来看，其中关键的技术为：安装智能化、铁丝网铺设智能化及钻孔智能化。现阶段，安装智能化水平与钻孔智能化水平相对于先前已经取得了较大的进展，特别是在使用了掘锚一体机之后，整体的支护效果更好，但是铺设网整体的智能化水平相对于实际需求仍旧有着较大的提升空间，并没有形成一整套完整的智能化铺网方案，从当前支护智能化技术开展情况来看，可以在锚杆支护设计过程中，进行更为深层次的优化，提升铺网的智能化水平。

4)综掘面运输系统智能化技术。随着综掘面规模的不断扩大，运输系统智能化已经成为整个综掘智能化的关键。从当前运输系统智能化开展情况来看，其主要在于补给运输、材料运输及原煤运输，从具体工作来看，受到综掘面空间影响较大的是补给智能化及材料运输智能化，从未来发展情况来分析，人工装卸材料可由智能装备或者机器人进行装卸，全面实现综掘面运输智能化发展。

5)视频监控智能化技术。视频监控是综掘面智能化发展的关键。综掘面相对于煤矿井下其他工作面的特点就是其视频晃动非常明显，粉尘量也非常大，影响到远程视频的效果，所以，构建出综掘工作面成像轮廓与掘进机转速、电流、机头温度等工况参数的非线性规律关系，探索基于热成像技术的综掘工作面高清成像研究，是更好提升综掘面视频监控智能化水平的关键。

2 提升综掘工作面智能化开采技术应用水平的相关措施

2.1 对综掘工作面智能化技术相关制度进行完善

随着各种技术装备的不断更新换代，相关的管理制度需要及时进行配套，因此，为了在综掘工作面发展中更好将智能化技术的效能发挥出来，对相关制度进行完善是非常重要的。在具体实施过程中，需结合煤矿综掘面实际工作开展情况，将智能化综掘技术和传统综掘制度进行相互融合研究，在这个过程中，必要情况下借助高等院校或者科研院所在这个方面的技术和人才优势，确保制定的各项政策措施的科学性水平。同时，在各项政策措施具体实行的过程中，应当设定出相对较高的安全系数，为智能化技术的应用提供出更为可靠的应用环境。

2.2 全面强化综掘工作面智能化技术操控人员的技术水平

针对当前综掘工作面智能化水平的不断提升，对于综掘工作面实际技术人员操作技术水平提出了更高的要求，因此，只有技术人员操控水平与实际装备水平相匹配，才能确保智能化技术实际使用效果及使用的安全性，因此，需全面提升智能化操控人员综合素质水平。在具体实施的过程中，应当从培训环节入手。培训过程中应当注意理论培训与实践培训相结合。在培训之前注重参加培训人员的整体素质，尽量选择学历较高、工作经验相对丰富的年轻人员，确保相关先进技术能够及时有效地被消化吸收。此外，整个过程中应当适当加大实践培训所占的比重，拓展实践培训涉及面，更好提升培训实效，让更多人员以更为积极主动的态度参与到培训当中。

2.3 强化对综掘工作面智能化技术应用效果的考核

针对当前综掘工作面智能化技术不断发展的实际，全面强化智能化技术应用情况的考核，对于更好推广各项智能化技术发挥智能化技术在综掘工作面实际效果非常关键。在具体实施的过程中，应在具体应用技术制度的基础上，制定出相关的奖惩制度，对于应用效果较好的旗帜鲜明进行奖励，对于应用效果较差的进行针对性惩罚，为智能化技术在煤矿综掘工作面的应用提供出更好的空间。