浅谈煤矿采煤机的自动化与智能化技术

司宁，苏传洋

（兖矿能源集团股份有限公司东滩煤矿，山东 邹城 273500）

近年来，不少煤矿业已明确煤矿采煤自动化与智能化对煤矿生产效率和安全提升的意义，然而，其应用范围依旧缺少宽泛性，技术水平亟需深入提升。因此，煤矿企业需要高度关注自动化与智能化技术的应用问题，注重煤矿生产自动控制系统的投入，研发和应用更先进的煤矿生产技术，以使煤矿开采的高度智能化目标实现。

1 煤矿采煤机自动化与智能化控制类型

1.1 软启动控制

煤矿采煤机的启动环节会形成非常大的电流冲击，这较易损坏设备，并且使电网的稳定性受到影响。因此，采煤机实施软启动控制方式，并且对频率和电压进行逐步增加，可以缓慢启动采煤机，防范设备受到电流的冲击。软启动控制不但能够实现设备应用年限的延长，而且可以确保电网运动的稳定。

1.2 变频控制

煤矿采煤机应结合工作荷载对运行状态进行优化，从而实现工作效率的提升，而变频控制能够使电机转速的无级调节实现，进而跟工作工作荷载相适应。变频控制不但能够实现采煤机运行效率的提升，而且可以降低运行能耗和成本。

1.3 高压供电控制

煤矿采煤机的运行要求高压电源的支持，为此，要求应用高压供电控制系统控制和监测高压电源，确保采煤机运行的稳定和安全。高压供电控制系统还能够实时控制与监测电流和电压等，从而实现电网安全性和稳定性的提升。

2 煤矿采煤机自动化与智能化技术

2.1 监控通信技术

作为煤矿采煤机自动化与智能化的一种关键技术方式，监控通信技术的主导功能在于结合通信网络与传感器实时监控以及传输采煤机信息，确保远程控制和监控采煤机的运行。煤矿采煤机中大都应用转速传感器、压力传感器、温度传感器等，能够对采煤机的运行情况进行实时检测。结合相应的传感器取得信息可以向监控平台反馈，以分析和处理信息。同时，通信网络也属于煤矿采煤机实现自动化控制的重要一环，其囊括了无线与有线通信网络，通常有线通信网络能够应用光纤通信技术，能够稳定与高效地传输信息，无线通信网络结合无线传感器网络技术能够在复杂的生产环境条件下稳定传输采煤机的移动信息。应用监控通信技术则能够实时监控采煤机和传输信息，确保采煤机的安全和高效运行，还能够分析和处理数据，从而实现采煤机工作模式的优化，以及很好地节省能耗。

2.2 刮板机智能控制技术

刮板机智能控制技术指的是应用智能控制技术实时监测与采煤机刮板，在采煤机中心部件中，刮板机的功能在于向煤矿输送机构运输采煤机挖掘的煤层，为此，刮板机的运行安全性和效率直接影响煤矿生产效率以及工作效率。应用智能刮板控制技术可以实时控制与监测刮板机的运行速度、深度、轨迹等，应用电子控制器与传感器可以控制刮板机的工作参数信息和运行状态。应用信息技术可以对监测的信息进行分析和计算，进而智能控制刮板机，确保其运行安全性和效率的提升。像是在实时控制刮板机的基础上能够使自动化运行的目标实现，防范人工控制的负担和误差，进而实现运行效率的提升，确保系统整体的稳定运行。当然，智能刮板控制技术还能够诊断与预警刮板机的故障以及实时分析和处理故障，以使设备生产损失和维修成本减小。

2.3 液压支架敏捷高效供液系统

液压支架敏捷高效供液系统即对煤矿采煤机的液压支架供液系统进行实时控制与监测，煤矿采煤机对上部煤层支撑的部件即液压支架，液压支架可以确保采煤机运行的安全性，液压支架供液系统与采煤机运行安全性和效率息息相关。智能供液系统在液压支架中的应用能够结合采煤机的运行需求以及状态实时调节液压支架的压力、供液量大小，确保液压支架的安全与稳定运行。具体而言，智能供液系统能够结合电子控制器与传感器器实时监测液压支架的工业压力以及状态，且对数据进行分析和计算，即应用信息技术可以使控制的智能化目的实现。液压支架敏捷高效供液系统采集和分析信息可以智能诊断与预警支架，从而大大提升煤矿生产的稳定性和可靠性。像是对液压支架运行情况进行监测与分析，能够实时明确其异常情况和故障状态，且实施诊断与预警，防范扩大故障而影响生产。

2.4 记忆截割控制技术

作为一种采煤机自动化控制技术，记忆截割控制技术应用了机器学习算法和人工智能，此技术结合传感器对各种运行工况下的采煤机效率、岩层硬度、截割电流等进行记录，且在算法模型中输入相关信息，从而可以进行建模或学习。在优化和学习模型中获得截割电流与煤层硬度的关系，以提供合理的截割控制标准。在具体应用中采煤机对截割电流进行实时监测，且比较分析业已构建的关系模型和实时信息，进而能够对截割电流大小进行自动化调整，从而实现最理想的采煤效果。记忆截割控制技术的长处是精准性强，结合精准建模以及自动控制，能够实现采煤机运行精度和效率的提升，以及使煤炭能耗减小，并且降低操作者的工作负荷。因此，煤矿采煤机自动化与智能化控制中应用此技术具备良好的发展前景。

2.5 故障诊断技术

故障诊断技术能够借助监测仪器和传感器等诊断与监测采煤机，实时发现和处理故障问题。并且，故障诊断技术还能够分析和处理信息，预测采煤机会形成的故障，事先进行保养和维护，防范故障而影响生产。故障诊断技术重点涵盖传感器监测技术，即安装监测仪器或传感器，然后实时监测采煤机的一系列部件运行情况，以及在安装振动监测仪器和加速度传感器的基础上能够监测采煤机的振动状态，进而断定是否面临故障问题。故障诊断技术的应用中，通过分析信息和应用处理技术都是以采集传感器监测的信息为基础，然后对采煤机运行情况做出评价。像是结合对电流、压力、温度等信息的分析，能够评价采煤机的异常或故障问题。在分析和处理采煤机历史信息的基础上，能够预测采煤机会发生的故障，且事先开展保养和维护。像是分析和处理采煤机历史信息，可以预测其故障问题，如在对采煤机历史信息进行分析的基础上，能够判断一些部件的寿命业已超期，进而事先开展保养和维护，防范故障问题影响生产的正常开展。应用智能化诊断技术可以实时监测和分析采煤机的运行情况，从而智能预警和诊断采煤机故障，像是分析采煤机的温度和振动信息，可以断定采煤机的一系列部件面临异常或故障问题，且实时进行解决。

2.6 自动调高技术

作为采煤机的一种智能控制技术，自动调高技术结合传感器实时监测煤层高度和采煤机，从而对采煤机的高度进行自动化调整，此技术能够很好地防范煤层与采煤机间接触的太过疏离或接近，确保煤层跟截割刀具接触状态的最理想化，从而实现采煤质量和效率的提升。自动调高技术还能够防范采煤机高度不适宜而形成刮煤或卡钻的情况，进而确保安全生产。自动调高技术的作用主要有两种，即自动调整采煤机高度和监测煤层高度，其中，在监测煤层高度上可以应用各种传感器（光电传感器、超声波、激光雷达等）实时监测煤层高度，确保对煤层坡度与高度的精准监测，从而提供采煤机自动调整的精准根据。采煤机自动调高技术结合控制系统能够智能匹配煤层跟采煤机高度，进而实现采煤效率的提升、成本的减小，并且使煤矿生产的安全风险和工作负荷降低。控制系统向采煤机液压系统传送计算的采煤机高度指令，以自动调整采煤机高度，以及结合反馈控制算法调整采煤机高度，保障煤层跟采煤机高度相适应。总之，自动调高技术的应用能够实现煤矿采煤智能化水平的提升，并且能够使人工干预的错误率和工作负荷减小。

2.7 机载计算机控制技术

机载计算机控制技术属于一种开发、保护、管理煤矿的重要技术，其智能化和自动化水平较高，能够使自动化开采煤矿的目标实现，且具备安全性和稳定性特点。机载计算机控制重点结合反馈与逻辑控制来监控保护整体采煤机设备的流量、压力、温度、荷载等。机载计算机控制可以提供反馈、逻辑运算及接口，从而控制设备的流量、压力、荷载、温度等，并且能够在线统计应处理操作员的传感器、视觉交互信息，还能够处理雷达信息以及拓展视频和音频，以及跟外部网络相连接。煤矿生产环境非常恶劣，煤矿采掘应关注基本控制机制的设计和智能信息的开发，并且还需要向操作员直接传输图形人机界面，以便于统计与分析有关信息，且通过雷达、视频、音频形式传输相关信息，保障控制主体的稳定与安全。而机载计算机控制系统的集中控制结构从而单片机结构逐步转变成为网络配电结构，其具备良好的扩展性与稳定性，也方便操作维护与后续维护。而有效统一网络配电结构与单片机结构能够确保机载计算机控制系统在高湿度、沙尘条件下不间断运行，以及与一些安全执行器及传感器相连接，从而实现采煤机设备运行稳定性和适应性的提升。

3 煤矿采煤机自动化与智能化技术应用水平提升的策略

3.1 合理与科学设计无线网传输技术

为了提升煤矿采煤机自动化与智能化水平，需要综合把控煤矿生产工作面，优化设计无线网传输技术应用方案。应用无线网传输技术应确保其通信质量，这就要求与其他技术手段相配合，以及归纳通信经验，且立足于对无线交换机运行状态的有效把控，执行有效合理的优化对策，保障无线交换机运行的高效与稳定，确保能够传输一系列资源和实现便捷化。基于无线网传输技术影响下，采煤生产中的各种交换机械可以协调工作，并且，不管是传输信息，还是控制信息，都能够实现工作需求。另外，也需要高度关注采煤机运行中应用的硬件设施，确保设计的科学性。为此，要求有关人员对无线交换机进行深入分析，根据系统化、综合性的设计标准，确保交换机的稳定运行，从而实现煤矿生产对通信技术的应用需求，确保煤矿生产中更好地体现无线传输技术的优势。

3.2 有效设计和控制截割路径

煤矿采煤中务必关注采煤机的效能，对滚筒高度进行控制，确保其运行状态的良好，并且进一步分析滚筒起伏高度改变情况。同时，需要有效设计和控制截割路径，确保精准识别煤层所处部位、厚度，为之后的采煤生产提供精准的信息支撑。此外，务必关注煤岩分界状况，可以应用记忆技术，有效凸显此技术的高效便捷特色，以把控煤岩界面具体情况。

3.3 调整自适应牵引控制方案

为了实现自适应牵引控制的科学性，设计者需要以煤矿生产的整个环节为基础，全面思考煤矿采煤机运行的环境条件，进一步分析截割环境。如果截割阻力面临差异性，需要立足实际情况，具体分析问题和设计科学的策略，确保合理与科学地设计自适应牵引控制方案，真正凸显自适应调节效果，并且确保牵引电流跟截割环境条件及其变化相适应。同时，科学设计采煤机牵引速度，注重控制和监管，确保顺利开采煤炭资源。此外，立足相互对接的标准，务必实时对采煤机零件进行调节，确保采煤机实现最为理想的性能。总之，只有合理与科学地设计自适应牵引控制方案，才可以实现采煤机运行需求。

4 结语

综上所述，煤矿采煤机自动化与智能化技术是实现升级和转型发展的重要技术，符合社会发展的趋势和需求，其显著优势是工作负荷低、应用率高、切割效率高，具备广泛的应用前景，非常值得推广。因此，煤矿企业应持续优化和完善采煤机系统，注重合理与科学设计无线网传输技术、有效设计和控制截割路径、调整自适应牵引控制方案等，以提升煤矿采煤机自动化与智能化技术应用水平。