煤矿综采智能化工作面关键技术探析

张波

（淮北矿业集团双龙矿业有限责任公司，安徽 淮北 235000）

基于社会发展对煤炭资源的需求，我国也开始致力于煤炭资源的开发与利用。但是煤矿资源的开采是一项复杂的工作，煤矿开采容易发生安全事故，进而会给作业人员的人身安全造成威胁。因此，保障煤矿开采安全至关重要。近年来，信息化和智能化技术迅速发展，促进了矿山智能化采煤水平的提升。在煤矿开采过程中，依托智能化技术，可以对施工的位置进行确定，为后续煤炭资源开采提供安全保障。面对智能化技术的快速发展，传统装备与智能化技术的融合，不仅实现了煤炭资源的智能化开采目标，而且有利于煤炭开采行业的转型升级。

1 我国煤矿综采智能化工作面的意义

煤炭作为现代社会发展所需的一种重要资源，这种资源的重要性是不言而喻的。我国虽然有着丰富的煤炭资源储备，但是煤炭资源的开发与利用水平还比较低。煤炭资源开采工作比较复杂，受多种因素的影响，煤矿开采过程中一直存在着安全隐患，一旦煤矿开采发生安全事故，就会造成巨大损失和难以估量的后果。还有就是我国一些煤矿的发展模式属于粗犷型，煤炭资源的开发利用水比较低，这对煤炭行业的可持续发展十分不利。对此，煤矿开采行业要改变传统的发展模式，加大煤炭开采技术研究，提高煤炭开采水平。煤矿综采是现代煤矿开采行业发展的重要方向，它依托技术装备，能够实现煤矿开采的自动化、智能化。

1.1 实现煤矿开采的自动化控制

长期以来，煤矿综采设备大多是靠人来操作的，而设备对人的专业有着较高要求，如果操作人员不专业，就会影响到设备运行。应用煤矿综合智能化技术，在综采工作面中使用智能化系统、自动化系统，可以对综采工作面进行自动化控制，不仅可减小人工操作而导致的失误，同时也可提高煤矿开采效率。

1.2 实现对煤炭开采数据的智能化分析

在煤矿综采过程中，虽然引入了大量的机械设备，但是其中许多工作还是靠人工来完成，如运转轨迹规划、负载能力分析等，如果人员不专业，就会造成相关工作结果失真。实现综采智能化，煤矿综采过程中的相关数据分析都可以由计算机系统完成，而且智能系统可以根据综采工作实际情况作出实时的判断，确保综采安全。

1.3 实现煤矿开采的实时监控

煤炭开采过程中存在诸多不确定性因素，这些不确定性因素往往具有突发性，这也要求煤矿开采行业必须对煤矿综采现场进行实时监管。实现煤矿综采智能化，可以对煤炭开采过程进行实时监控，当煤炭开采过程中存在安全隐患时，智能化系统能够及时地作出反应，进而避免安全事故的发生。如，智能监控系统，该系统可以实现对综采现场的智能监管，当综采现场设备存在安全隐患时，智能系统能够自动识别，并一键停止现场作业设备，防止设备出现故障，进而保证煤矿综采安全。

2 煤矿综采智能化技术应用现状

随着科学技术的不断发展，我国煤矿开采也开始朝着自动化、智能化的方向迈进，煤矿综采智能化技术应用也越来越广泛，其中远程管控采煤技术与智能无人采煤技术最为突出，这两种智能开采技术在提高煤矿开采效率、保障煤矿开采安全方面都发挥着显著的作用。众所周知，煤矿开采环境比较复杂，很容易发生安全事故，进而给作业人员的人身安全造成威胁。还有就是煤矿开采所用的设备系统较复杂，如果操作人员不专业，就会因操作不当引发事故。

故此，煤矿企业需要引进智能化技术。现阶段，虽然我国煤矿综采智能化技术取得了较好的发展，在煤矿开采中也发挥着较好的作用，但是我国煤矿综采智能化运行还不够成熟，在实施智能化综采过程中还面临着一些问题。

2.1 缺少统一管理的通信平台

煤矿在建设综采智能化工作面时，需要配备信息网络设施，而这些设施只有与大数据视频及工作数据连接在一起才能满足数据信息实时采集和传递工作的要求，但是由于统一性通信平台的缺失，使得煤矿综采过程中产生的许多数据资源无法做到实时共享，严重影响到了开采效率。

2.2 综采工作面缺少自动找直功能

在煤炭综采过程中，需要开采位置进行精准定位，而在定位过程中，就需要使用自动系统与导航技术。目前来看，我国综采智能化工作面缺少自动找直功能，煤炭资源开采过程中使用的自动系统与导航技术还不够全面、先进，这也使得综采智能化工作面无法对整个煤炭开采过程进行有效监控。

2.3 综采工作过程中设备故障问题频繁发生

基于煤矿开采环境的复杂性，一些开采设备在运行过程中会受到环境因素的干扰，进而造成设备出现故障。以刮板机为例，在复杂的开采环境下，刮板机容易出现整体下滑的情况，进而导致刮板机与转载机之间的距离发生改变，在这种情况下，刮板机就容易出现故障，严重的还会引发安全事故。

3 煤矿综采智能化工作面关键技术

3.1 位置监测技术

安全开采是煤矿开采行业的生命线，只有营造安全的开采环境，煤矿开采活动才能顺利进行。基于煤矿综采安全性要求，位置监测技术是必要的。在煤矿综采智能化工作面中，应用位置监测技术，可以对井下作业人员实时定位，极大地保障作业人员的人身安全。目前，煤矿综采智能化工作面使用最广泛的就是惯性导航技术，虽然这种技术可以有效检测出采煤机需要放置的位置，但是仅仅依靠惯性导航技术无法对整个煤矿综采工作面进行有效监管，此时就需要在此基础上运用其他一些技术来提高位置监测效果[1-2]。如，在煤矿综采工作面中运用闭合路径算法，不仅可以精准度检测采煤机的位置，还可以对煤矿采煤位置的周围环境进行分析，从而减少周围环境对采煤工作的影响，保证采煤安全和采煤效率。

3.2 视频监控技术

在煤矿综采工作面中，创建可视化的综采环境，不仅可以保证采煤安全，同时也方便了综采的现场指导，提高采煤效率。要想创建可视化的综采环境，就需要用到视频监控技术。在煤矿综采工作面中，应用视频监控技术，可以创造一个三维立体的综采环境，将煤矿综采现场真实地呈现出来。结合真实的综采现场环境，作业人员可以直观地获取设备的作业信息，从而提高综采工作效率[3-4]。同时，在视频监测技术的支持下，煤矿综采整个过程处于可控范围内，尤其是在煤矿开采设备出现问题时，可以及时地反馈，并由智能系统做出相应的处理。

另外，视频监控技术的应用也可以对相应设备进行运行模拟工作，从而精准地反映该设备在相应的工作环境下的具体工作状态，方便操作人员对设备进行合理管控。通过视频监控技术，不仅可以为后期的煤矿综采工作提供安全保障，同时也有利于开采设备的安全运行，提高开采效率。

3.3 智能采煤

采煤是煤矿综采工作面的核心环节，在确定采煤设备位置以及采煤设备工作环境安全、稳定后，就需要将煤炭资源运输出去。在煤矿综采智能化工作面中，运用智能采煤设备，可以根据现场采煤需求进行采煤，而且这种智能设备含有传感器，可以实现监控采煤机和相应支架位置，从而明确采煤机运行轨迹，保证采煤工作顺利进行[5-6]。另外，在智能化系统的支持下，智能采煤设备中的监控系统可以实时反映煤矿综采工作面的采煤情况，并将相关数据及时反映到智能监测系统，以便技术人员根据智能采煤设备整个工作状态来调整采煤方案，以此来保证整个煤矿开采工作的安全性。

4 煤矿综采智能化工作面关键技术展望

4.1 综采工作面的自动化

现阶段，虽然煤矿综采智能化技术已经得到了广泛应用，但是在具体采煤过程中，综采工作面上的许多环节还需要靠人力来完成，并没有全面实现自动化处理。因此，加快煤矿综采工作面的自动化发展刻不容缓。煤矿综采工作比较复杂，实现煤矿综采的自动化，不仅可以实现煤矿综采工作面的自动化监管，保证综采工作有序进行，而且还可以减少人力成本的投入，提高综采工作效率。基于煤矿综采智能化工作面的运行需求，我们需要将计算机技术、导航技术、传感器技术、计算机网络技术、通信技术等多种技术综合应用起来，全面提高煤矿综采的自动化水平，进而提高煤矿综采工作效率和质量[7-8]。

4.2 采煤设备的一体化管理

煤矿开采地质条件复杂，安全隐患多，辅助材料消耗大，不可控因素较多，而要想保证煤矿开采安全，提高煤矿开采效率，实现煤矿开采的一体化管理十分必要。机电一体化集合了多种技术，包括微电子技术、信息技术、光学技术、自动控制技术等，应用机电一体化对促进煤矿行业发展具有重大现实意义。煤矿机电一体化技术应用是现代煤矿工业生产的需要，更是提高煤矿开采效率的重要手段。面对复杂的煤矿开采环境，开采设备在恶劣的生产环境下容易出现故障，而实现煤矿机电一体化管理，可以大大提高煤矿开采效率。

4.3 打造全方位视频系统

虽然煤矿综采过程中已经使用到了视频监控技术，但是这种技术还只是适用于局部范围，并不能对整个综采工作面进行有效监控。因此，打造全方位视频系统就成为煤矿综采智能化技术发展的主要方向[9-10]。在煤矿综采中，全方位视频系统的作用是显著的，在综采工作中，为了清晰、全方位地监测综采工作，可以根据煤矿开采现场环境，在一些视野好的位置安装高清摄像头，以此监控煤矿开采作业过程。为了提高煤矿现场监控水平，摄像头一般使用可移动式的，以便对现场进行全面监测。在安装好高清视频设备后，就可以对煤矿开采作业现场进行实时监测，全面了解整个开采工作。

4.4 完善智能化开采软件和网络系统

智能化是信息时代发展的重要标志，加快智能化发展以成为各行各业的重要选择。对于我国煤矿开采行业而言，虽然煤矿开采也引进了智能化技术，但是整体智能化水平还不高，需要不断完善智能化系统。智能操作系统主要是让各子系统有机组合，彼此间成为一个紧密联系的整体，确保相关数据信息可以共享。但是目前智能化综采工作还存在一些问题，一些不确定性因素较多，需要优化和完善标准化的智能操作系统软件，确保其更稳定安全地运行。此外，网络在智能采煤工作面建设和操作软件系统升级中起着非常重要的作用，利用网络对子系统进行控制和控制是必要的。因此，必须改进煤矿网络系统，使其更安全、更高效。

5 结语

综上，在煤矿开采行业中，高效率开采、安全开采一直是行业发展的重点，但是受各种因素的影响，煤矿开采过程中容易出现一些隐患，影响到煤矿开采安全与效率。因此，煤矿企业需要深入技术研究，不断提高煤矿开采水平。信息化时代里，煤矿综采智能化工作面也得到了有效应用，在提高煤矿开采效率，保障煤矿开采安全上起到了积极作用。现阶段，煤矿开采需求越来越大，这种需求也要求必须不断提高煤矿综采智能化水平。煤矿开采行业在展开煤矿综采工作时，应积极引入各种智能化技术，构建一个智能化管理系统，加大智能开采技术的应用，从而不断提高煤矿综采效率，推动煤矿行业稳定、健康发展。