煤矿综采工作面智能化开采

张彦雄

摘  要：目前，我国正在积极推进煤矿开采的智能化，以便提升煤矿开采的效率和保证煤矿开采的安全。现阶段，我国的智能化煤矿开采还处于起步阶段，许多关键性问题还未解决。分析目前煤矿智能化开采的应用现状，指出由于煤矿综采工作面开采条件的多样性和复杂性，煤矿的智能化开采发展必然是需要经历分阶段发展的过程，同时需要开采设备和控制技术的提升和井下作业人员素质和能力的提高，智能化的开采必然是一个长期的过程。目前煤矿的智能化开采仍然需要在管理观念、投入力度、研发团队建设等方面发力。

关键词：煤矿;综采工作面;智能化开采

引言

在当今的煤矿综采工作面中，智能化技术已经得到了越来越广泛的应用。通过该技术的应用，不仅显著提升了综采工作效率、质量与安全，同时也进一步降低了作业人员的劳动强度，并为企业节约了大量的人力资源成本，这对于煤矿企业经济效益的提升有着关键性的意义。因此，在煤矿企业的综采作业中，一定要加强智能化技术的应用研究，并对其装备进行科学管理，这样才可以进一步提升生产效益，促进企业发展。

1煤矿智能化开采的定义及优势

①定义。所谓的智能化，就是通过对某控制对象做出的合理感知、精准判断，加上最快速的执行能力，判断感知需要的信息，具备非常强的学习以及优化能力。智能化具备以下三个方面的特征。第一，能够对外界的各种信息准确感知并进行采集;第二，可以对采集到的信息做出分析判断，自主学习，并且主动决策;第三，可以自主进行判断并实际执行。煤矿的智能化开采系统能够使煤机装备实时感知井下环境的变化，对整个控制参数做出调整，在煤矿的智能化开采当中，最主要的三个步骤就是智能感知、智能决策和智能控制。智能化设备能够主动学习，并且具有决策能力，它能够很好地感知分析问题，并进行修正，从而在不同的条件下选择合适的开采方案。根据环境的变化，智能化开采设备会发挥自我开采能力，实现最大意义的智能化开采，在极端条件下能够进行无人化开采。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。首先，煤矿开采效率提高。智能化開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。其次，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。

2煤矿智能化开采相关技术

2.1姿态数据的采煤机记忆截割

采煤机是综采工作面的落煤设备，目前采煤机的记忆截割功能主要分为：记忆学习、记忆截割、记忆中断、记忆修改四个阶段。采煤机在割煤过程中可以通过分析、记忆自身运行参数，并按照工艺段将这些数据进行保存，根据记忆数据可以实现自动割煤，当遇到异常情况可以切换至手动割煤。当工作面发生变化时，将调整后的采煤机滚筒高度或者牵引数据记录下来可以覆盖原先的记忆数据继续截割。未来智能化开采，采煤机则会基于工作面的地质数据、惯性导航和三维扫描等应用进行工作面态势感知，然后根据工作面透明化模型进行数字化采煤。

2.2动化高效协同技术

在实际的应用过程中，行走编码器和行程传感器的有效配合，为采煤机智能控制系统的正常运行提供了基础性的支持，是记忆割煤、远程干预等功能顺利实现的基础。根据存储系统中的记忆曲线，结合调高系统的反馈信息，调整滚筒的位置参数，然后借助编码器的记忆运算能力，对采煤机的整体运行距离进行计算，最终完成煤炭的自动切割、开采。按照工作视频以及主机系统所提供的信息，操作人员可对其进行远程控制。同时，增加了多个传感器，例如护帮板传感器、倾角传感器和测高传感器等。其中，护帮板传感器主要用于判断护帮收起的位置是否符合要求，避免液压支架影响煤炭采割。在单个支架移动时间为15s的情况下，可支持采煤机以0.1m/s的速度前进。采煤机按照记忆曲线的“象限”分割，精确整合支架全工作面和采煤机阶段点，为煤炭开采自动化水平的有效提升提供了极大的支持。

2.3位置监测技术

在通过智能化综采工作面进行煤矿综采的过程中，需要对采煤机具体的位置实时进行确定与调整。目前，惯性导航技术是位置监测中的一项最常用的技术形式，通过该技术的应用，可以借助于加速度计算来实现采煤机位置监测，并为其提供导航。但是如果仅仅应用这一种技术，随着应用时间的延长，监测误差也会增大。基于此，在该技术的具体应用中，也需要结合一些其他的位置监测技术来使用，比如闭合路径算法的应用便可有效降低其误差，实现采煤机位置的准确监测。特别是在工作面比较大的情况下，这两种技术的结合使用不仅可进一步提升位置监测精度，同时也可以有效降低人工开采程度，让智能化技术在煤矿综采中得以充分利用。

2.4远程遥控型无人化开采技术

远程遥控无人化开采主要利用拟人手段，通过对人类的视觉和听觉进行模仿，做出指导。这样工作人员能够全部到井上监控中心工作，完全离开井下复杂的环境，达到无人化开采的实际目标。通过利用遥控型无人化开采，可以提升设备的智能化以及自动化水平，如果关键设备不能正常工作，还可以利用人工做出调整。智能化无人开采一般应用在较为恶劣的环境下，主要应用在煤岩识别、信息传输以及工作面直线控制等较为关键的技术上，它是非常关键的综合性技术，能够确保整个综采设备的实际工作状态，使设备科学合理的高效运行。当前的lasc惯性导航系统已经可以对整个工作面的设备监控进行掌握，控制工作面的全部设备。惯性导航系统主要是利用液压支架和采煤机，做出准确的实时检测，传输整理出的工作数据，实施工作面的直线控制检测方案。采煤机将刮板运输机当中收集到的数据全部传输给控制平台，由控制平台进行统一调度，将数据传给不同的系统，实时安排工作面。结合现场工作面视频的监控技术和设备的主动反馈信息技术，最大程度的降低工人的作业强度，规避盲区，避免无法预知的危险，更好地保证工作人员的安全。

结语

智能化技术是我国煤炭生产无人化趋势的必然要求。随着煤炭自动化开采水平的不断提升，现阶段对采掘工作面智能化控制系统的性能提出了更高的要求。巷道监控中心引入网络数据传输视频信号，极大地提高了实时监控的效率;而采掘装备自动化水平的全面提升，也提高了采掘效率，降低了人工成本，进一步推动了煤炭开采技术的安全、智能化发展。煤矿推进智能化开采是保证安全生产，降低作业人员劳动轻度，提升煤炭产业工人幸福指数的重大变革和历史性转变，是国家的要求，也是企业的需求，更是广大煤炭产业工人的需求，一定要大力推动5G、智能装备和精密监测监控等设施的升级，早日全面实现智能化开采。

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