煤矿综采工作面智能化技术与设备分析

罗福利 李明瑞

摘  要：对极为复杂的煤矿作业而言，如何将恶劣条件所带来影响降到最低，始终是人们关注的重点。文章以此为背景，在对综采作业面所展现出智能化水平进行简单概括的基础上，围绕智能技术和设备展开了深入分析，并对未来一段时间研究的重点进行了预测，希望能够给其他人以启发，确保技术缺失、设备落后等不足，均可得到有效弥补。

关键词：智能设备;信息技术;煤矿开采;综采工作

引言

产业结构升级的大趋势下，煤矿行业开采技术不断创新，智能化技术得以迅速应用和发展，为实现煤炭开采行业转型升级提供了必要的技术支撑。当前，综采工作面智能化水平发展最为迅速。所以，为了推动该领域无人化生产情景的实现，应该加强该方面技术和装备的研究。

1煤矿综采工作面智能发展现状

众所周知，综采工作面所依托技术装备，主要有一键启停运输机、采煤机与液压支架的装备，跟机自动装备，电液控制装备。近几年，随着高速光纤网络发展，与光纤网络连接的综采工作面，逐渐将监控系统覆盖，这也是综采工作面能够实现自动化与智能化目标的先决条件。上文所提及运输机、采煤机与液压支架，均为独立存在的综采设备，这也决定三者分别对应不同的控制形式，虽然集中监测目标已经得到实现，受诸多因素影响，综采设备所展示出功能仍有极大的上升空间，要想经由网络对相关信息进行收集与传递，一方面要对监控平台进行设置，另一方面要对控制中心进行搭建，真正做到借助视频系统、遥控系统，实现自动控制工作面的目标。现有研究及所得结论表明，对综采工作面而言，制约其智能化目标实现的原因，主要体现在以下方面：首先，缺少统一且有效的通信平台。由综采工作面所延伸出信息网络，其工作是对大数据视频及相关信息进行实时传输，如果平台没有做到统一，将直接影响到资源共享的时效性，也就是说，设备监控所得数据无法得到实时共享。其次，工作面不具备自动找直功能。现阶段，发达国家围绕工作面找直所展开研究逐渐深入，成绩也有目共睹，例如，借助自动系统与导航技术，赋予相关设备控制水平、自动找直等功能，但也需要明确一点，即自动测量对位移与距离所提出要求相对较高，如果测量精度难以达到要求，后续工作均会受到影响。最后，工作面窜滑情况时有发生。除特殊情况外，煤层均十分复杂，对处于运行状态的刮板运输机而言，如果煤层过于复杂，不仅会使工作面出现整体下滑的问题，还会导致刮板机与转载机距离发生改变，无论是距离增大还是减小，均有引发安全事故的可能，如何使工作面窜滑的问题得到彻底解决，现已成为业内人士热议的话题。

2煤矿综采智能技术

2.1监控技术

综采工作面使用自动技术多年，为目标的初步实现奠定了基础，但是，要想达到无人开采的高度，还有大量问题需要解决。研究表明，综采工作面难以实现连续推进的原因较多，只有做到理论结合实践，在对发展现状加以分析的基础上，利用模型统计相关数据，通过统筹分析的方式，获得以影响因素为主要内容的报告，才能使后续工作得到有序推进。现已得到大范围运用的智能技术，主要有监控技术和防碰撞技术。在视频监控方面，综采工作面可以借助模拟系统和虚拟现实技术，对现实环境进行模拟，随着交互功能被引入，工作人员进入系统无需再被时空所限制，工作效率自然有所提升。另外，该系统的功能，还有识别物体、处理所输入信息、对三维环境进行模拟，经由计算机将采矿情况展现在工作人员眼前，确保潜在问题能够得到及时发现与处理。

2.2支架防碰撞

可使综采工作面得到连续推进的方法，包括：第一种，由工作人员提前设置统计并分析设备运行情况的程序，通过统计设备故障率、运行时长和使用频率的方式，确定设备故障相关数据，为后续工作的开展提供参考;第二种，精确控制工作面，借助高精度定位或类似技术，确保支架能够得到全面控制，通过推移达到最终目的。作为已经得到推广的技术，防碰撞系统的作用，主要体现在以下方面：其一，保证工作人员能够提前收到报警信号;其二，为采煤机提供安全保护。该系统的运行原理为：经由探测技术全面感知采煤机障碍，如果采煤机前方存在不明物体，可能给其运行带来阻碍，那么，该系统将立即停止采煤机运行，通过传递相关信号的方式，确保工作人员能够及时清障，使采煤机尽快恢复运行。

3综采智能设备

3.1智能采煤机

智能采煤机也是一项十分普遍、发展迅速的综采智能装备。它往往能够在充分的考量不同工艺要求的基础上，设定出与之相对应的、符合条件的工种模式，并完成采煤工作中各种设备的联动。该机器还能够通过传感器得到准确得采煤机等各类装备的姿态数据，同时在融合位置关系数据，实现装备轨迹预测，进而完成了系统联动闭锁控制。

3.2运输机

对智能刮板运输机而言，采煤机的作用是为自身运行提供支撑，这也决定了直线度检测和平直度检测工作，均要面临极为严格的要求。要想使运煤效率更加符合预期，关键是实时检测运输机与采煤机，避免上下滑动或类似问题出现，带来不必要的麻烦。另外，这样做所带来积极影响，还有提高定位准确性，工作人员需要对此引起重视。

3.3液压支架跟机自动化及远程干預控制

对采煤机及液压支架上的红外线发送器、红外线接收器的信息进行采集处理，来实现液压支架全工作面跟机作业智能自动化。根据采煤机工艺、采煤机位置，实现了全工作面液压支架的智能自动化控制，包括液压支架的跟机喷雾、跟机移架和跟机推溜等功能，实现了转载机尾自移联动，实现了端头设备的智能自动化作业。同时液压支架与地面调度中心实现远程控制，在地面调度中心可以对井下液压支架进行远程监控，当支架f“现液压故障、部件失灵等原因致使液压支架动作不到位或其他影响生产的现象发生后，可以人工进行远程干预控制

4.煤矿综采工作面前进方向及展望

4.1未来朝向可视化发展

可视化可以说是未来很长一段时间内综采智能化技术、装备探索进步的趋势。所以，市场上相关智能控制技术和设备的研究也是十分积极的，以便能够帮助采煤过程实现生产过程和数据的可视化处理分析。例如，在场景精测领域，全景视频显示计划综合运用和有效介入，能够完成各类生产视频图形采集和动态拼接，这样则达到了对整个工作面可视化控制的目标。同时，机器视觉技术的利用能够进一步帮助做好工作面直线度的检测，完成动态的、实时的作业面姿态控制，实现“三机”联动。

4.2识别技术

要想使综采工作面更加智能，对自动识别技术进行研发是关键。工作人员应以煤岩防落所提出需求为依据，在建立数学模型的基础上，借助信息技术，确保算法得到有效识别与控制，只有这样才能使上述技术具备成功研发的条件。现有煤岩分界传感系统的数量约为20种，例如，广为人知的振动频谱传感和记忆程序控制，上述系统尚未成功过渡到实践阶段，因此，其价值始终没有得到证实。而复杂的作业环境，使辨别煤岩分界的难度大幅提高，只有研发分辨率适宜的传感器，确保采煤机滚筒具备自动调高的条件，才能使上述问题迎刃而解。由此可见，如果条件允许，工作人员应花费更多精力与时间，对组合调高技术进行研究，借鉴国外得到推广和落实的记忆智能程控等技术，获得能够使我国煤矿作业所提出需求得到最大程度满足的识别技术，例如，雷达探测技术。

结语

通过上文的分析能够看出，我国煤矿行业的发展方向，可被概括为信息化、工业化，在信息技术持续发展的当下，煤炭科技也被赋予了实现智能建设、创新发展等目标的能力，这便是煤矿企业向技术密集型进行转变的主要原因。这一趋势所带来连锁反应，便是综采工作面所用技术和设备，均朝着信息化与智能化的方向前进，由此可见，煤矿开采作业应紧随信息时代煤炭行业发展步伐，致力于无人开采、智能开采设想的实现。

参考文献

[1]许小永，王建军.煤矿综采工作面智能化技术与设备的发展研究[J].江西化工，2020（03）：154-156.

[2]吴红杰.综采设备性能测试和工作面安全智能监测系统的设计及应用[J].矿业装备，2020（03）：190-191.