煤矿智能化无人综采工作面关键技术探析

朱昊

摘 要：在社会和经济发展过程中，信息技术应用在各个领域中，并且随着信息技术具有智能化、数字化等优势，促进各领域快速发展。在煤矿开采过程中，应用智能化技术，实现煤矿开采工作面无人化操作，既能减轻工作人员的劳动强度，还能降低安全事故的发生概率。本文围绕煤矿智能化无人综采工作面关键技术展开讨论，为煤矿开采技术应用提供参考依据。

关键词：煤矿;智能化;无人综采;工作面;关键技术

中图分类号：TD67 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）02-0182-02

0 引言

煤矿企业在生产过程中，生产人员需要进入到复杂的地质环境中开采煤炭，但是在生产过程中，极易发生安全事故，不仅严重威胁工作人员的生命健康，还会造成不良的社会影响。煤矿企业正在积极的应用智能技术，通过智能系统远程操作生产设备，从而完成煤炭的开采、运输等工作，并且还能降低生产成本，有利于企业安全稳定的运行。

1 综采工作面无人化开采

现阶段综采工作面无人化开采研究过程中，主要围绕两个方面展开讨论，一是实现无人化生产，技术人员只需远程操作机械设备，即可开展各项工作，二是设备正常运行，工作人员负责机械的维护和检查。

煤炭生产过程中，由于地质结构复杂，在狭小的空间内需要进行开采、运行以及支护等工作，利用综采工作面技术，需要配置综合性能较高的机械设备，在矿井中进行机械化操作。在综采工作面无人化开采技术发展过程中，从两个角度定义综采工作面无人化开采，包括广义和狭义，在广义角度，工作面需要完成运输巷、回风巷等开采工作，在上述工作中配置14余种机械设备，在狭义角度，综采工作面需要完成刮板运输、端头支架以及液压支架等工作。

2 煤矿综采工作面无人开采国内外研究分析

煤炭是各领域发展重要的能源，也是每个国家的战略资源。国内外正在积极的应用智能技术，使煤炭生产过程更加安全，并且深入研究煤矿综采工作面技术。目前许多煤矿企业正在建立智能系统，将智能系统应用在煤矿综采工作面中，既能控制生产设备开展相应的工作，还能提高生产效率，同时降低发生安全事故的概率。在综采工作面无人开采技术应用过程中，需要煤矿企业建立稳定的网络环境，保证通讯网络覆盖整个工作区域。我国综采工作面无人技术与国外存在一定的差距，国外使用该技术在进行煤炭生产的同时，还能进行设备检测、矿机位置检测等。此外利用检测结果，工作人员根据存在的问题，实施针对性的解决措施，快速解决出现的故障，从而保证煤矿生产顺利的进行。我国综采工作面无人技术发展过程中，尽管已经初步实现无人化操作，但是未能将机械设备有效的连接起来，仍处于独立操作的状态。

3 主要影响因素分析

3.1 环境因素

应用无人化技术进行煤矿开采时，由于受到地质环境的影响，包括工作面顶板、底板条件以及瓦斯浓度等，都会限制技术的应用。

3.2 设备因素

机械设备在开采煤炭过程中，应用无人化技术，需要机械设备具备较高的安全性和稳定性等功能，并且在开采期间，利用自动化技术完成复杂的开采工作。此外机械设备还应具备其它功能，包括在线检测、记忆割煤等。

3.3 技術因素

现阶段我国煤炭生产过程中，智能化、自动化技术应用范围较小，主要是受到技术因素的限制。在综采工作面无人技术应用过程中，需要完成煤岩识别、分界以及直线度控制等工作，但是上述工作需要机械设备具有较高的检测能力，受到智能化自动化技术的限制，无法有效的开展相关工作。

3.4 人为因素

在无人技术发展过程中，尽管煤炭开采技术发展速度不断加快，但是仍有许多设想需要进一步研究，包括智能操作、安全隐患预防等，相关技术人员应深入研究，使综采工作面智能无人技术更加完善。

3.5 管理因素

应用无人技术开采煤炭资源，会从根本上转变传统的管理模式。煤炭企业应转变传统的管理理念，根据开采工作需要，在不同的岗位配置管理人员，如原有的现场操作人员，可以成为远程操作人员，现场管理人员，可以转变为远程监控人员。

4 实现煤矿综采工作智能无人化开采分析

4.1 从简单工序着手

煤矿企业应用综采工作面智能无人化技术过程中，工作人员应从基础性工作做起，通过简单工序的操作，逐渐掌握无人化技术，有助于无人化技术扩大应用范围过程中，工作人员可以应对复杂的工作。工作人员应结合煤矿复杂的开采环境，全面了解实际情况后，结合无人化技术的特点，优化和完善无人化技术，以便在技术应用过程中，可以获得良好的工作效果。

4.2 利用远程遥控的方式

煤矿综采工作面无人技术应用过程中，需要煤矿企业建立稳定的通讯网络，通过远程遥控的方式，操作机械设备开展相应的工作。工作人员在监控中心，利用远程遥控方式操作机械设备，同时还能远程监控煤炭开采过程。但是我国无人开采技术正处于发展阶段，许多机械设备在生产过程中，未能完全实现无人化操作，并且无法通过远程遥控的方式操作机械设备。所以加快智能化无人技术的研究，利用远程遥控方式操控生产过程，有助于推动煤矿企业快速发展。

4.3 煤岩自动识别技术

在综采工作面无人技术应用过程中，煤岩自动识别技术是重要的组成部分，并且发挥至关重要的作用，一方面工作人员操控机械设备，利用煤岩自动识别技术获取煤炭信息，根据煤炭开采情况设定生产方案，另一方面借助煤岩自动识别技术，可以提高煤炭的生产效率。在上世纪90年代开始，煤岩自动化识别技术应用在煤炭开采中，在发展过程中，该技术日趋完善，并且通过不同的方式进行煤岩识别工作，如使用红外线、紫外线，或者使用超声波和雷达探测的方式，可以深入到煤层中，全面详细的掌握煤炭情况，并将探测的信息输入至计算机中，计算机会自动分析煤炭数据，包括煤层分布、煤炭种类等。但是在复杂的地质环境中，煤岩自动识别技术还无法获得应有的效果，技术人员应深入研究复杂地质环境中该技术的使用情况，不仅要提高设备自动识别的分辨率，还要保证识别的数据更加准确，即便在复杂的环境中仍能稳定的运行。

4.4 多传感器技术

在煤炭开采过程中，使用机械设备进行无人化操作，需要提高机械设备的工作效率，避免长时间在井下工作，一旦出现问题，会影响到煤炭后续的开采工作。为提高机械设备的开采效率，应用多传感器技术，多传感技术可以在井下获取更多的信息，获得的信息及时传入到计算机内，计算机会快速分析井下煤炭开采的实际情况，针对可能潜在的安全隐患，一方面实施解决措施，另一方面调整开采方案，保证机械设备在井下安全稳定的运行，并且不会受到安全隐患的影响。现阶段多传感器技术应用较为广泛，在井下可以实时收集的信息，管理人员根据信息优化和完善生产计划。

4.5 高速通讯技术

综采工作面无人技术应用在煤炭开采过程中，需要企业建立稳定的通讯网络，使每个环节都能快速的进行信息交流。在信息交流过程中，主要使用高速通讯技术，由于井下开采环境十分复杂，存在许多安全隐患，为保证工作人员的安全，井下与井上的沟通，需要稳定的通讯网络，井下人员可以及时向井上人员回报情况，井下人员根据回报情况，向井下人员下达指令，在整个信息交流过程中，高速通讯技术既能快速准确的传递信息，还能提高井下开采效率。此外机械设备在开采煤炭资源过程中，应用高速通讯技术，利用识别技术将探测的煤矿情况汇报至管理人员，管理人员根据实际情况，快速操作机械设备，通过调整使开采过程更加稳定。所以信息交流是综采工作面无人技术应用的基础，而高速通讯技术是信息交流的载体，并且机械设备在井下的每个环节操作，都需要建立在快速稳定的通讯环境中进行，有助于提高开采效率，降低发生安全事故的概率。

5 煤矿综采工作面无人智能化的未来发展趋势

研究综采工作面无人技术，需要研究人员深入到煤炭企业中，根据煤炭企业实际生产情况，对现有的技术进行优化，还应结合煤炭行业的发展趋势，借鉴国外先进的理念，不断完善综采工作面无人技术，从而加快综采工作面无人技术的应用速度，并且扩大应用范围，有助于综采工作面无人技术推动煤矿企业快速发展。

5.1 在智能化无人开采技术中需要完善智能化开采方面的软件系统

在煤炭开采过程中，应用智能化系统，需要技术人员根据生产情况，优化和完善现有的系统，使智能化系统融入到原有的系统中，避免将不同的系统机械性的叠加，导致整个系统无法正常的运行，一方面是每个系统都有独立的操作，在系统运行过程中，需要通过单独的界面进行管理，从而影响到系统的运行效率，另一方面每个系统在连接过程中，应建立有效的连接关系，才能針对系统操作存在的问题，或者生产环节出现的问题，统一操作统一调度，防止系统无法正常的运行。所以智能化开采系统应用期间，煤炭企业应完善智能化开采软件，使智能化软件具备兼容性功能，保证软件在系统内部正常的运行，使无人化技术成为系统的保障技术，即便系统出现问题，智能化系统仍能正常的运行，实时安全的操作机械设备进行生产，同时还能根据系统出现的问题，通过智能化操作控制问题影响的范围。

5.2 综采关键步骤智能化设备的发展

智能化设备包括智能化电牵引采煤机、智能化电液液压支架等，在智能化电牵引采煤机运行过程中，开始环节智能系统设定参数，以人工学习的方式判断是否启动记忆割煤，若进入到记忆割煤模式，会使设备进入都远程控制割煤状态，直至结束割煤生产。在上述操作流程中，若未启动记忆割煤，远程干预控制需要重新启动，工作人员通过远程操作，设定新的参数进行割煤生产。在智能化电液液压支架运行过程中，开机后会有两个控制中心授权，其中一个包括支架单动、成组操作，上述操作出现问题后，设备会进入到闭锁状态。另一个控制中心授权，包括远程支架单动、远程成组操作以及跟机随动，上述操作出现问题，会推出远程操作。

6 结语

综上所述，在煤矿开采过程中应用综采工作面无人技术，不仅降低井下发生安全事故的概率，还能提高煤矿安全预防水平。但是在综采工作面无人技术应用过程中，煤炭企业应建立稳定的通讯网络，有助于加强生产环节的监控和管理，从而提高综采工作面无人技术水平。现阶段简单地质环境应用综采工作面无人技术较为广泛，应逐渐过渡到复杂开采环境中，同时完善其它技术，包括煤岩自动识别技术、多传感器技术等，使综采工作面无人技术更加全面，为推动煤炭行业可持续发展奠定坚实的基础。

参考文献

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