煤礦綜采工作面智能化技術與裝備發展研究

邊沛東

（晉能控股煤業集團，山西 大同 037003）

引言

現階段，互聯網呈現出了飛速發展的迅猛勢態，社會各個行業都因此出現了全新的挑戰和機遇，諸多傳統工業都緊隨社會和時代的發展步伐，積極主動地尋求與互聯網技術的結合點，從而早日實現向著互聯網領域的轉型[1-2]。當前，我國正處在結構調整以及轉型升級這一重要時期，傳統領域和互聯網技術進行有機融合，借此完成企業轉型這一趨勢早已成為共識和必然。因為煤炭開采領域極易受到環境和安全等因素制約，所以將智能化技術和智能化設備應用到煤礦綜采工作面中，使煤礦實現無人化開采有著極為關鍵的現實價值[3]。

1 當前智能化技術以及裝備應用的情況

在當前工業技術不斷完善的背景之下，煤礦綜采的自動化技術也取得了一定進展，并且相關研究也在不斷深入，諸多領域特別是在礦業開采行業中開始對此技術進行廣泛應用。我國在現階段已經基本完成了綜采工作面自動化的目標，同時逐漸朝智能化方向有所發展[4-5]。通過將智能化系統應用到綜采工作面不僅可以對采煤機生產能力進行自動化調節，還可以實時監測運輸系統壓力負荷以及工作面地質情況變化，從而對綜采出現的一些不穩定性信息與風險因素及時監測，最大程度確保綜采工作面工作的可靠性和安全性。

在煤礦綜采工作面所使用的智能化技術之中有一項技術極為關鍵，就是自動取值技術，當開展采煤推進作業時，應用自動取值技術可以使工作面與巷道二者方向處于正交[6]，最大程度避免刮板輸送設備因為受力不均勻而造成內部應力偏大等相關問題。借助智能化技術的地理信息系統可以對采煤機實際工作狀況、所處位置甚至是各項參數等進行實時監測與分析，從而對采煤裝置的運動軌跡進行科學調控，確保采煤機不會出現與軌道相偏離等問題。另外，地理信息系統還可以給采煤機進行導航，使采煤機依據系統給出的路線進行自動化作業，最大程度地減輕了人工壓力。

2 現階段較為常見的幾種智能化技術以及設備的發展方向

2.1 智能液壓支架

就目前所使用的綜采液壓支架來說，其內部的電液控制系統實際上并沒有完全與液壓支架結構達到完美融合。將電液控制系統真正融合到綜采液壓支架內部，實現傳感器、支架機械結構以及控制裝置等完美融合，實現一體式的液壓支架結構，不僅可使支架整體生產成本得到大幅降低，還可以促使液壓支架向著智能化方向發展。

要對液壓支架進行遠程操控，對智能化技術的遠程控制體系的科學應用尤為關鍵。借助該技術能夠在監控中心直接操控液壓支架控制臺，同時通過工作面的視頻界面等便能夠輔助完成遠程控制等一系列操作活動。

2.2 智能采煤裝置

通過智能采煤裝置能夠按照具體的采煤需求對工作模式進行科學有效的切換，借助傳感裝置來采集與分析采煤機和對應支架位置關系以及工作情況，以此來對采煤機工作軌跡進行預測，從而能夠更好地實現采煤裝置以及其他輔助類機械的自動化作業。在智能采煤裝置內安裝監控系統，可以對采煤機工作的具體信息進行及時有效反饋，例如采煤機的工作狀態和所處位置等，同時中心控制系統可以依照工作的實際需要為采煤機的滾筒設置升降等命令，以此對采煤機進行遠程操控，最大程度地提升開采可靠性和安全性。

2.3 視頻監控技術

借助視頻監控技術創造一個綜采工作面三維形態的采煤環境，對工藝設備以及實際采礦作業進行科學直觀模擬，操作人員可在任何時間直接進入到系統所模擬的所有區域之中，達到人機互動的目的，擺脫工作面施工時間與空間等因素造成的束縛。另外，視頻監控系統也可以對物體運動的不同狀態、具體種類以及對應設備的信息等進行識別，甚至能夠模擬出設備的運行規律，以此來對空間狀態進行確定進而創造一個和實際環境近乎一致的虛擬化空間，為煤礦開采作業提供更為準確且系統化的信息數據，最終實現優化生產整體流程的目的。

3 智能化技術以及裝備發展趨勢

隨著科學技術的快速發展，特別是近些年間光電子技術的飛速發展，煤礦綜采工作面的智能化水平逐步提升，并且將會呈現高發展態勢。一方面，可以在放煤作業過程中借助對應的識別控制算法獲取放煤模型，以此完成放煤自動化，從而緩解工作人員工作負荷以及壓力；另一方面，借助無線電波以及紅外線等當前較為成熟的技術，進一步開發分辨率較高的新型傳感裝置，從而降低煤巖界面識別難度，提升識別速度，為采煤機滾筒調高自動化控制功能的實現打下良好基礎。按照煤礦開采需要研發組合型調高技術，在調高系統中應用雷達探測等頂尖技術，實現工作面高度的自動調整與自動檢測。

由于綜采工作面巷道為狹長造型，使得測量定位技術的應用過程受到一定影響。因此，需要充分考慮采煤機截割時產生的煤塵造成的干擾，不能采用常規化激光定位技術，必須根據裝置實際情況科學調整裝置定位的進度，擺脫過去僅對工作面直線進行檢測的思維，通過組合多種機械裝置的方式，增強檢測質量，提升檢測工作的效率，精準把控相鄰的液壓支架和刮板輸送機位置，保證工作面在推進作業過程中能夠逐漸趨于一條直線，達到調直這一目的。

基于智能化技術控制，煤礦綜采工作面液壓支架能夠對某單項操作以及自動化功能進行連續有效的執行，然而由于頂底板工作環境相對復雜，使得難以達到預期支架動作效果。為此，要進一步強化裝置的自動化水平，使設備在操作時能夠得到及時修正以及調整，以此來降低采煤機與刮板輸送機等采掘設備受到不利因素影響的概率。

4 結語

將智能化技術與裝備應用到煤礦領域，能夠極大地提升煤礦開采的整體質量與效率，也促使煤礦企業由勞動密集型轉向技術密集型。在當前時代背景下，將會有越來越多更為先進的智能化技術和設備被應用到煤礦開采領域，同時軟件開采系統同樣也會得到進一步完善，各個系統之間的信息數據共享必將趨于穩定，煤礦生產水平一定能夠得到全面提升，從而為煤礦企業經濟效益的進一步提升提供有力保障。