煤矿智能化综采技术现状及发展

于德宇

摘 要：得益于我国科学技术的持续发展，智能化发展已经成为煤炭行业的主要发展趋势，越来越多煤矿企业开始重视对智能化综采技术的引进与应用，实现在显著提升煤矿开采效率与质量的同时，降低煤炭开采受到人员安全事故出现的影响。鉴于此，本文从煤矿智能化综采技术现状的分析入手，并提出对智能化综采技术发展的展望。

关键词：综采技术;发展;煤矿智能化;现状

目前煤炭资源仍是我国经济与社会建设消耗量最多的资源，在“十四五”战略规划提出的背景下，国家对于煤炭资源的开采与利用提出更高要求，并强调先进智能技术与煤炭领域的融合发展。截止到目前，我国煤矿智能化发展已经初具成效，但是受限于环境复杂、经济条件等方面的影响，使得部分煤矿仍无法做到对智能化综采的引进与应用，进而对煤炭行业的可持续发展造成严重制约。

1.煤矿智能化综采技术

1.1智能化综采新模式

目前煤矿综采作业中智能化工作模式的应用已经取得初步成效，以黄陵一号煤矿为例，依据对煤矿地质条件、企业经济能力的分析，创设可视化远程干预智能化操控模式，做到以人员安全值守为前提，通过无人跟机作业来实现综采效率与质量的显著提升。在实际综采作业期间，采煤装备实现自动控制，工作人员仅需远程控制即可保证工作面综采的顺利进行[1]。相较于以往总体协调、单机为主的控制模式，智能化远程控制模式能够加强彼此的联系与制约，以更为智能的方式控制综采作业的整体化开展。

1.2智能化综采技术

纵观现阶段我国煤矿智能化综采的发展，涉及到以下技术的应用：

（1）自动化开采技术。将高清传感器设备安设于采煤机牵引位置，将采集的相关信息利用处理模块进行分析计算，将精准位置信息实时传输至监控中心，确保综采期间操作人员可动态化掌握采煤装备的运行情况。以黄陵一号煤矿为例，依据对煤矿实际情况的分析，进行22道采煤截割程序的開发，相较于传统开采技术应用，新型自动化开采技术能够做到对端头支架自动跟机拉架、回刀扫煤不彻底、推溜等问题的有效避免。

（2）远程控制技术。煤矿开采期间应用远程控制技术，可实现以地面远程干预的形式来控制地下开采系统的运转，远程控制系统的构建涉及到地面监控、工作面监控、数据通讯、设备控制等系统的组成。其中地面监控系统组成包括语音系统、计算机软硬件以及远程控制系统等[2]。远程控制技术的运行原理主要是以综采工作面为载体进行设备控制系统安设，井下通讯系统负责进行设备信息、画面等的集成，然后利用井上下环网进行数据信息传输，以地面监控为接收载体显示地下设备运行画面。综采期间操作人员可通过远程控制系统做到对设备启停、自动化开采、故障诊断预警、历史数据保存等方面的控制。远程控制系统的构建能够有效取代传统的井下监控系统，实现通过地面设备操作来降低煤矿出现人员伤亡事故的概率。另外，我国在远程控制的基础上衍生设计出随动操作平台，能够做到实时显示支架跟机过程中具体架号信息与位置信息，并以操作台数码管为主要显示载体。若综采作业期间出现丢架的现象，可做到第一时间利用拨码钮进行架号的选择，进行支架动作的远程控制。

（3）负荷反馈采煤控制技术。该技术应用主要是集成高压变频器、摩擦限矩器、高压电机、行星减速器等构件进行刮板运输机驱动的改良，然后结合对智能控制系统的配套应用，实现在运行期间将运输机的速度依照煤流负荷大小进行智能自动调节，同时为采煤系统运行增设智能启动、链条自动张紧、煤量检测、功率协调等功能。综采作业过程中对运输机煤流分别负荷的自动化、实时化检测分析，在此基础上融合对变频技术应用来达到采装运自动协调的目的[3]。

2.煤矿智能化综采发展现状分析

纵观现阶段我国智能化综采技术的应用与发展，尽管在诸多煤矿综采中智能化技术应用已经取得初步成效，但是仍存在些许问题亟待解决，具体包括：（1）设备可靠性。要想最大化体现出智能化综采的效益与功能，需要以稳定、可靠的设备为前提，但是当前智能化综采设备的应用仍无法达到预期可靠性要求，例如截割传感器应用精度相对较差，且受限于安装技术、设备质量等方面的影响，使得机载稳定性效果不理想。再如智能化控制系统运行期期间受到多方面因素的影响，频繁出现卡顿、死机等现象，亟需加大对高性能、高稳定性控制系统的开发力度[4]。（2）工作面连续推进。综采作业期间输送机保直是高效运行的关键所在，但是受到矿井下地质条件复杂、无法可视测量等方面的影响，使得输送机“保直”难度相对较大。再加上当前使用的液压支架在运行动作方面难以保持完全一致，使得矿井工作面的直线度控制难以达到预期要求。此外，现阶段我国对于输送机自动找直技术的研究相对较少，使得智能综采模式的开展受到不同程度的影响。

3.煤矿智能化综采技术发展

为实现对煤炭领域的智能化发展，可结合以下方向来发展智能化综采技术：（1）智能装备技术。即做到对工作面自动找直、煤岩识别、无线通信等技术的深入研究，进一步提升综采作业期间信号传输的稳定性，并以更为智能的采煤设备来支撑综采作业的高质量开展，通过对自动找直技术研究的继续加深，实现对刮板运输机的自适应控制。（2）智能导航技术研究。未来继续加大对开采设备自动定位技术的研究，将导航、光电与计算机等技术集成应用，在进一步提升智能化综采控制水平的同时，以更为科学的三维空间定位来支撑综采作业的顺利进行，并有助于提升地质勘探质量。（3）巡检机器人研究。未来煤矿机器人的研究势必会成为热门研究方向[5]。巡检机器人的开发能够有效取代以往人工维护、管理工作面的工作，将相关智能传感器安设于机器人上，结合智能逻辑控制来实现对综采工作面的智能化巡检，真正实现煤矿开采作业的无人化、智能化开展。（4）智能化掘进技术。即做到继续加大对掘进设备的研究力度，结合对未来我国煤矿开采发展的预测，重视对协调、高效、连续掘进工作面的打造，实现以智能化综采来支撑我国煤炭行业的可持续化发展。

结束语：

综上所述，现阶段我国煤矿综采的智能化发展已经成为必然，诸多先进技术的应用也为提升煤矿综采效率、质量以及安全提供重要帮助。但是在多方面条件的限制下，目前智能化综采发展仍有些许问题亟待解决。鉴于此，未来需继续加大对智能化综采领域的研究力度，在明确智能化综采发展方向的基础上，通过开发更为稳定、可靠的技术来支撑煤炭领域的智能化、无人化发展。

参考文献：

[1] 徐建军， XU， Jian-jun，等. 煤矿智能化综采技术现状及展望[J]. 陕西煤炭， 2017， 03（v.36;No.168）：23+54-57.

[2] 和兰根. 煤矿智能化综采工作面设计初步探究[J]. 能源与节能， 2020， No.183（12）：18-19+91.

[3] 高有进， 罗开成， 张继业. 综采工作面智能化开采现状及发展展望[J]. 能源与环保， 2018， 40（011）：P.167-171.

[4] 靳鹏飞. 煤矿综采工作面智能化技术及装备发展研究[J]. 能源与节能， 2019， 000（003）：140-141，143.

[5] 王国法， 庞义辉， 任怀伟. 煤矿智能化开采模式与技术路径[J]. 采矿与岩层控制工程学报， 2020（1）：1-15.