煤矿综采工作面智能化开采

袁文杰

摘 要：目前，中国大多数矿井已实现了综合机械化开采，并在逐步向信息化开采转变。近几年来，人工智能技术发展，煤矿开采也正逐步朝着智能化开采的方向发展。智能化开采是自动化开采的高级阶段，依赖于煤矿信息化的发展。因此，非常有必要发展综采工作面的智能化开采技术。目前，智能化开采技术还处于起步阶段，很多人还不了解智能化开采技术的优势，多带有一些抵触情绪。

关键词：煤矿开采;综采工作面;智能化;关键技术

中图分类号：TD823     文献标识码：A

引言

在现阶段的社会中，煤炭的生产和利用过程，都会在一定程度上对自然生态环境造成非常严重的影响和污染。紧跟着社会的不断发展以及国民生活品质的持续提升，有关企业和相关部门要想在未来的发展和进步过程中快速全面的去除煤炭开采工作所带来的危害性和污染性，保护生态环境，就要及时把绿色发展的目标作为煤炭行业未来发展的关键工作内容。

1.煤矿智能化开采技术的概念和作用

煤矿智能化开采，就是利用智能平台将人工智能技术及大数据技术通过互联网紧密联系起来，充分发挥新型科学技术的优势，实现对煤矿开采工作进行指挥、调配和监控，同时致力于通过自动化安全生产设备的应用，减少开采环节，降低人工成本，实现煤矿可持续发展。智能化开采技术应用于煤矿生产中，具有重要意义及作用。一方面，智能化开采技术有效减少用工数量，做到少人甚至趋向无人采煤，使工人可以在监控中心或者地面控制中心进行远程遥控操作，使危险性大幅度降低，安全系数大大提高，煤矿开采的安全效益大幅度提高;另一方面，通过将智能化操作平台和开采技术引入煤业的生产和开采中，使工人脱离了危险的开采现场，从繁重的体力劳动中解脱出来，在更加安全的环境中工作，幸福指数得到有效提升。

2.智能化开采的技术优势

与传统的综采技术相比，智能化开采的优势体现在两方面。a）煤矿开采效率提高。智能化开采要实现煤矿开采的无人化，所有流程都要实现自动化。这有助于减少人对煤矿生产的干预，极大地提高了煤矿开采效率。传统综采技术的一些工艺流程都还是由人来操作，而人是有生理极限的，很难持续进行高强度开采作业，这使得煤矿开采效率难以得到进一步提升。b）煤矿开采更加安全。由于在开采过程实现了无人化和自动化，使得井下所需工人数量更少，这极大地保障了工人的生命安全。智能化开采时，设备多采用自动化控制或远程控制，对煤矿事故的识别更加灵敏。

3.煤矿综采工作面智能化开采的关键技术分析

3.1 视频监控技术

在有关企业对煤矿进行智能化开采工作的过程中，即使利用了很多专业的技术设施来维持工作顺利进行。但是，企业的管理者要想全面的确保开采人员和开采管理人员可以在最短的时间内了解井下作业的具体情况，就要及时将视频监控技术融入到煤矿智能化开采的过程中。从现阶段企业利用煤矿井下视频监控技术的角度而言，实际上就是工作人员通过智慧开采体系中的视频监控体系，来全方位的对煤矿开采过程中的各个角落以及具体开采状况和设施运转状态进行了解。

3.2 在工作面运输机中的应用情况

矿业运输期间长壁工作面运输机非常关键，其作为运矿设备、采矿ji4运输的轨道，当前矿业的需求量加大，运输机属性变化较大，主要表现在槽宽数据加大、直径增加方面。德国生产了相关设备——MTA-42-3100型设备，为刮板式输送机能够弯曲，最大功率为2250k W，中部溜槽为1340mm，应用的为双边链、直径为420mm，运输能力较强且运输量为4200吨/h。工作面运输机初始启动方式通过双速电机完成，这项技术应用较少、绝大多数使用调速型液力耦合器调速。与此同时，通过使用设备能获得输送机软启动的效果，常用的为液力耦合器、变频电机，设备应用能够经变频调速原理发挥作用。

3.3 采煤机智能化

采煤机是综采工作面的核心设备，其智能化是综采工作面的关键。采煤机的智能化在于能根据煤层赋存情况自动切换切割高度。这就要求采煤机对煤层厚度具有准确的识别能力。若不能准确识别煤层的高度范围，一方面可能会导致切割高度不够，大量煤炭资源被浪费;另一方面可能会导致切割高度过大，切割了煤层顶板，从而导致采煤机的磨损加剧。为了能对工作面的煤层厚度进行准确识别，采煤机上必须装有精确的地质雷达。地质雷达不仅要能识别岩层厚度，还应该识别岩层类型。为了能及时了解煤矿井下生产实际情况，采煤机上必须装有视频装置。考虑到煤矿井下的灯光比较暗，则需要采用对光线比较敏感的摄像头。通常采用光学CCD（电荷耦合器件）摄像头来进行井下工作面视频的采集。此外，工作面附近粉尘比较大，还需要考虑到摄像头的防尘，以免影响视觉效果。

3.4 井下数据分析系统

数据分析作为现阶段智慧煤矿以及智能化开采过程中最为关键的工作内容之一。在当前煤矿智能化开采的过程主要涉及八个子平台。所以，无论是从技术角度来看还是从实际具体操作层面而言，数据分析工作都是非常关键的。与此同时，煤矿智能化开采过程中呈现出来的逻辑模块需要从众多的传感器之中获取煤矿井下的具体数据和信息，并且工作人员要及时通过这些信息和数据高效的对挖掘煤矿开采的相关规律进行全面剖析，从而将其顺应到智能化开采的各个环境中。综合而言，在当今的煤炭开采过程中，准确的信息和数据分析体系可以高效的协助工作人员更为清晰全面的熟悉和了解煤矿开采过程中所遇到的困境和问题，并且其还可以有针对性的开展解决工作。

3.5 液压支架智能化

液压支架是控制岩层的重要装置，其主要作用是保证具有一个安全的作业空间。液压支架的智能化在于能根据岩层阻力实时调节工作阻力，从而维持工作面作业顶板的稳定性。这就要求开发一套智能液压围岩控制系统，能根据围岩的实际情况确定合适的工作阻力。值得注意的是，液压支架的工作阻力过大或过小都不利于工作面的开采。若液压支架的工作阻力過大，则会对顶板施加一个压应力，导致顶板破碎，容易发生冒顶事故。若液压支架的工作阻力过小，则会导致顶底板的下沉量较大，不利于采煤机正常作业。

结束语：综上所述，从煤炭行业的开采过程而言，煤矿智能化开采理念的出现和发展是该行业不可避免的进步方向之一。在开展智慧煤矿创建工作的过程中，智能化开采可以说是其中具有不可或缺作用的核心技术之一。所以，在现阶段，相关开采企业和管理部门要总结以往的发展经验，利用当前的新技术和新工艺来不断提升核心技术水准。

参考文献：

[1] 周生斌.试论煤矿综采工作面智能化开采[J].当代化工研究，2020（9）：55-56.

[2] 王国法，张德生.煤炭智能化综采技术创新实践与发展展望[J].中国矿业大学学报，2018（03）：459-467.

[3] 张超.浅谈煤矿综合机械化采煤工艺[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（4）：243-244.

[4] 迟焕磊，袁智，胡登高，等.煤矿智能化工作面远程供电供液配套技术[J].煤炭科学技术，2018（09）：146～52.

（陕西富源煤业有限责任公司综采队，陕西 延安 727500）