煤矿智能无人采煤技术的研究

【摘 要】无人工作面工程具备非常强的综合性特点。基于煤炭领域的不断进步，人们日益关注煤矿生产的安全以及可持续发展问题。鉴于此，无人采煤技术不断发展。可以说，煤矿智能无人采煤技术属于创新应用一系列科技的结果。为此，本文分析了煤矿智能无人采煤技术的优势、组成部分，以及煤矿智能无人采煤技术的发展措施。

【关键词】煤矿;智能;无人采煤;优势;发展

随着我国经济的不断发展，对于煤炭资源的需求也是越来越多，我们国家的煤炭资源十分的丰富，分布也是十分的广泛，但是煤矿开采的技术仍然很陈旧，严重影响了开采的效率，需要对于开采技术进行革新，使用全新的技术，所以在许多煤矿开始使用综采工作面的无人化开采技术，效果也是十分的显著。

1.影响煤矿综采工作面无人化开采情况

（1）环境因素

在使用无人技术来开采煤矿的时候，会受到环境的严重影响，在地层含有很多的瓦斯、积水等，都会严重阻碍煤矿的正常开采。

（2）技术因素

在开采煤炭的时候，使用了自动化的开采技术，可以大大提高开采效率，但是和人工相比，在识别煤岩分界、煤岩识别的过程中还仍存在差距，不能模仿人的正常运作，相关的技术仍然在研究中，所以遇见开采面较为复杂的时候，无人化的开采技术难以实现。

（3）设备因素

使用无人化开采的过程中，需要使用大量的机械，要保证使用的机械具有很高的自动化水平，可以稳定的运行，比如说，采煤机可以实时的进行故障的诊断，要具备记忆截割的功能。使用综采无人化技术的时候，要及时的检测到开采机械的情况，保证和操作人员的实时沟通，实现健康延迟的目的。

2.煤矿无人开采工作面的相关技术

（1）煤岩的自动识别

在使用无人开采技术中，煤岩的自动识别是十分重要的，也是无人开采技术的重要组成部分。自动识别技术采用了红外线、紫外线、超声波、雷达探测等的方式，可以及时将煤炭和岩石分别，使用的技术就是记忆程序控制系统以及震动频谱传感系统，这两个技术相比，记忆程序控制系统更为重要，可以分辨出煤岩的分界，而震动频谱系统主要是应用于岩石十分复杂的区域，可以将底下的具体情况通过频谱的方式展现出来，来帮助相关的操作人员使用无人开采技术来开采煤炭。但是由于目前的技术瓶颈煤岩自动识别技术在岩石较多的地方识别的效果不好，所以在未来的研究方向中，要更大的提升煤岩传感器的自动识别功能以及更加稳定的控制方面，这样就可以使用综采工作面无人化开采应用于更多的场景中。

（2）采煤机自动寻址技术

机定位系统采取优化，主要是以下几个方面：

①要建立一个采煤机的动力模型，由于地质情况是不确定、随机的，所以采煤机的设计要符合复杂多变的地质情况、水文状况等周边环境，所以要建设一个完整的采煤机动力模型，保证采煤机在工作的時候是一个更好的状态，所以需要许多的数据来更好的反映采煤机的工作情况，对于采煤机的设计人员也提出了更高的要求。

②保证数据的精确。对于采煤机的正常运行，制造的企业需要给动力模型提供更多的数据支持，比如说采煤机的运动时的加速度、位置坐标的改变，在这个基础上建立一个高度自主地定位系统来保证采煤机运行时的整体稳定。

③采煤机的惯性传感器和日常的工作息息相关，由于地质条件的不一样，不同的定位模式也会使得采煤机的工作情况不同，要使用模拟采煤机工作时的情况，使用航位推算补偿法，把各个影响因素进行考虑，这样的话，可以设计一条比较合理的采煤机运动路线，来更好的减少误差的发生，但是由于相关技术的不成熟，所以实际的效果并不明显，需要加强航位推算系统的工作，用相关的位置计算，来保证采煤机的位置准确。

（3）采用智能开采技术

无人化开采技术组成的部分主要是智能检测、安全情况分析、自主判断等的系统。使用智能检测技术可以将采煤机的所有行为处于监控中，更好的帮助采煤设备的内部情况实时反馈给操作人员。自主判断是一个决策系统，可以实现地上和地下的双向传递，来保证无人采煤的智能化。智能开采系统搭载了一个资源丰富的数据库，可以帮助生产提供可视化的三维数据，提高了无人采煤的直观性，加强了煤矿无人开采的信息建设，相关的工作也会更加的真实、准确。但是相关技术还未成熟，所以需要组织协调、维护，帮助开采技术更好的发展。

3.煤矿智能无人采煤技术的组成部分

（1）采煤机智能定位系统

定位煤机的关键技术是电磁感应技术、超声波探测技术、红外探测技术等。而整体采煤工作的主机是采煤机。当今定位煤机的智能技术依旧较为稚嫩。为此，采煤机智能定位的重要技术在于采煤机自主定位的实现。而要想有效开发此系统，应做好下面两点：一是建构采煤机动力模型，采煤工作面临的环境非常多样和复杂，建构适宜的采煤机动力模型，确保采煤机在适应开采条件的基础上运行的稳定性。这要求对很多动态数据进行参考，且有效兼顾实际的地理环境，考虑影响传感器的全部因素，据此建构采煤机运行轨迹。并且在采集和分析大数据的前提下科学建构采煤机动力模型。二是实现动态目标速度与位置的精准确定。提升计算的量、精度以及转换坐标，分析高效、科学的求解策略。除此之外，还需要建构地下电子导航数据。比较地图数据库数据与搜集的采煤机运行轨迹数据，从而实现地图的正确匹配。同时，在监测收集信息之后，结合地下电子地图对采煤机的运行进行实时监测。

（2）定位煤机系统和三级配套系统

综采工作面完成的工序需要借助可弯曲刮板输送机、自移式液压支架、双滚筒采煤机。为了方便顶板维护，基本应用及时支护的液压支架支护方式，采煤机首先进行割煤，再滞后采煤机 8- 12 台支架移架，然后再滞后移架 8- 12 架移动刮板输送机。为了使智能化的输送机推移、移架、割煤过程实现，需要准确定位采煤机，如此一来，才可以确保按部就班地开展采煤工作。当今，定位采煤机的技术有红外探测技术、电磁感应开关尽管一些煤矿开展了相应的试验，可是依旧需要深入探究。技术、超声波探测技术等。

（3）调高滚筒摇臂系统和辨识煤岩分界系统

煤跟岩石存在较大差异的硬度系数，倘若采煤机割岩石，那么其截齿将被损坏，要么会更换滚筒。为了全部采出整层煤，需要结合摇臂调节采高。为此，在采煤机进行割煤时，需要密切配合滚筒摇臂调高系统与煤岩辨识系统。

4.结语

综上所述，煤矿智能无人采煤技术摆脱了传统开采技术的限制，还需要处理不少技术性的难题。在以后的发展进程中，需要持续解决技术难题，建构与健全技术体系，从而在开采煤炭中体现更大的作用。在煤炭资源的开采过程中，最为注意就是开采人员的安全，为了更好的保障相关人员的安全，无人化的开采技术开始应用，是一个新的发展方向，文章对于这个方向提出了相关的建议，希望煤炭开采企业可以引起重视，保障煤炭开采人员的人身安全。

参考文献：

[1]程岩，张连昆，程允科.煤矿智能无人采煤工作面开采关键技术探讨[J].内蒙古煤炭经济，2017

[2]杜亚玲.无人工作面智能采煤机电控系统研究[J].能源与节能，2015

[3]黄曾华“.解放”井下采煤工人———“综采工作面无人化开采技术”介绍[J].劳动保护，2014

[4]方新秋，何杰，郭敏江，等.煤矿无人工作面开采技术研究[J].科技导报，2008

作者简介：

李林（1983-），男，黑龙江东宁人，中级工程师，硕士，2015年7月毕业于哈尔滨理工大学安全工程专业，就职于东宁市煤炭生产安全管理局。

（作者单位：东宁市煤炭生产安全管理局）