綜采工作面智能開采關鍵技術思考研究

（山焦集團華晉焦煤有限責任公司沙曲一號煤礦 山西 033300）

科技的飛速發展使許多先進技術都被應用到煤礦開采中，在具體開采期間，要做好綜采工作面智能開采關鍵技術的探討，進而為煤礦開采提供支持，提高煤礦產量。

1.煤礦開采面臨的問題

（1）作業面環境惡劣，攝像儀器在應用過程中的清晰度容易遭受水霧、粉塵等各項因素影響，特別是逆風采煤時，操作人員無法看清煤巖界面的具體情況，因此，采用遠程視頻對采煤機運行狀態干預難度較大。

（2）液壓支架在具體應用時難以達到理想效果，其只可以被應用在作業面階段性應用，不能將其作為一種主流模式長期運行，只能被用于少數礦區內，造成這一問題的原因是采用的支架跟機自動化程序，以及參數及流程都過于單一，難以適應多變作業面環境[1]。

（3）采用記憶截割技術時，采煤機在運行時無法適應作業面煤發生的變化，因此，采煤機記憶切割只能適合應用在條件相對簡單的作業面上[2]。

（4）缺少監控系統，在采煤期間，仍需要現場作業人員依據作業面具體情況，采取人工方式對煤礦開采中采用的各項設備調整。

2.以姿態數據為基礎的液壓支架控制技術

液壓支架式煤礦綜采作業面中的一項重要設備，如果在實際煤礦開采期間，若遇到綜采作業面發生起伏不平現象時，底座與頂梁可能會出現縱向和橫向傾斜問題，液壓支架在升架、推移刮板輸送機等各項環節期間，各個過程與圍巖作業面為耦合關系，因此，在煤礦開采期間，為了更好的適應采場期間危巖在采煤作業時發生的具體變化情況，液壓支架頂梁在煤礦開采時，會發生仰、俯狀態，為了確保煤礦開采作業順利進行，減少非必要故障，要保證開采中采用的液壓支架姿態信息始終都處于可視化控制狀態，特別是避免咬架、傾倒、碰撞、拉架等各項內容中[3]。

基于總線通信方式姿態傳感器測量系統，要將液壓支架、頂梁、連桿底座地等各個位置處安裝姿態傳感器，通過對其進行應用，完成對橫軸和軸承方向各項角度數據的測量，同時，差距傳感器總線利用各自測量的角度數據精準的傳輸到液壓支架控制器[4]。液壓支架控制器全面結合支架主體結構件機械模型，對液壓支架底座、互幫狀態、支架高等各項信息內容加以計算，取得精準的計算結果，通過動態方式監測液壓支架姿態情況；通過動態方式控制支架的具體狀態，更好完成開采作業。

3.以姿態數據為基礎的采煤機記憶截割

記憶切割主要分為以下幾段：

記憶學習。記憶學習是采煤機在運行過程中，對采煤機在割煤作業開展中的內容進行分析、掌握采煤作業參數，對工藝段內容進行保存。

記憶割煤。記憶割煤指的就是依據記憶數據進行自動割煤，完成煤礦開采作業[5]。

記憶中斷。記憶中斷指的是在進行記憶截割時遇到了異常問題，此時，要暫時中斷記憶截割，然后通過手動方式開展割煤作業。

記憶修改。記憶截割期間，采煤工作面會隨著時間發生變化，因此，要從實際情況出發，對采煤機滾筒的牽引速度或高度進行適當調整，完成調整后，要精準記錄各項數據，然后將原記憶數據進行覆蓋的一個過程。

(1)測量采煤機姿態

目前，我國的自動化工作面采煤機通常都要安裝傳感器，該傳感器在應用過程中的關鍵作用就是測量搖臂高度；位置編碼器安裝在行走部位，通過對位編碼器的應用可以將采煤機在應用時的行走位置進行精準測量，測量精度可以達到厘米級，這一精度可以滿足煤礦開采作業要求；對位編碼器在實際應用期間能夠完成煤礦開采作業中采用的采煤機身傾斜角度，以及左右傾斜角度情況的測量，通過測量獲取到的各項數據內容都可以作為采煤機記憶切割作業時需要應用的各項參數，完成上述操作后，全面結合采煤機具體結構模型，能夠完成對采煤機具體姿態情況的精準測量[6]。

(2)記憶學習

該過程中就是通過人工方式進行示教，因為操作人員通過對采煤機中的遙控器進行應用，完成對采煤示范切割，在該過程中能夠依據采煤作業的具體情況，制定出一套符合煤礦開采作業的循環過程，通過循環過程，完成相應的采煤作業。煤礦開采期間，操作人員要依據具體情況，科學調整煤礦開采作業中采用滾筒的高度，具體調整期間，為了確保調整的合理性，以及后續煤礦開采作業段而順利進行，進行調整作業時，要充分考慮液壓支架移架速度，刮板輸送機負載能力，采煤機牽引速度等各項因素帶來的影響。

開采煤礦期間，通過對性能良好的采煤機的應用，能夠進行記憶切割，然后將記憶數據依據采煤機位置和方向的不同段，煤礦開采時，為了確保整個開采作業順利進行，確保開采作業的安全性，以及整個作業的順利進行要，要預留多個采煤工藝段，保證采用的采煤機在運行可以實現記憶學習[7]。

進行采煤機作業時，受采煤環境影響，若采煤機運行方向上發生變化，此時將一個工藝段加入到系統中，采煤機完成切割煤循環后，系統記憶學習結束，完成上述作業后，保存記憶參數，再進入到自動模式，采煤機在運行時通過對記憶數據進行應用，完成后續切割作業。

(3)記憶截割

采煤機在進行煤礦開采中應用，記憶截割就是采煤機在自動模式下，依據記憶對各項數據內容進行全面學習，通過自動方式對采煤機位置進行切換，進而得到相應工藝段，而且要隨著采煤機在煤礦開采中位置的改變，要自動調整采煤機在運行時牽引速度和滾動高度，從而使自動割煤期間在應用過程中，能夠進行記憶截割，一旦遇到異常問題，例如，煤層發生斷裂，煤層厚度發生改變等各種對煤層開采，采煤機運行造成影響時，作業人員要依據具體情況，采用人工方式干預，若異常問題在本次煤礦開采切割中出現，此時，要將記憶切割中斷，采取人工手段方式完成割煤作業，煤礦開采中，采煤機在經過異常煤壁后，再開展記憶截割[8]。

若該段煤層的具體狀態發生了改變，而且該變化還繼續下去，方便進入到在線修改模式，操作采煤機的作業人員對采煤機的運行情況進行操控，系統將采煤機在運行過程中的各項數據內容精準記錄，然后依據數據，對采煤機在應用時的狀態進行修改，利用新數據覆蓋原記憶數據，進而自動切割。

4.刮板輸送機彎曲度檢測與工作面調直

（1）將液壓支架作為基準，在此基礎上制定調直方法，在實際作業開展期間，利用液壓支架中的圖像識別、位移傳感器等不同方式，快速、精準獲取到的相鄰支架的各項位置，在采煤作業時，如果受外界因素影響，要進行移架作業，為了確保煤礦開采作業順利進行，要讓煤礦開采中的兩個支架能夠相互對齊，從而實現對液壓支架群組直線度情況的合理控制。

將液壓支架作為基準，采用推移刮板輸送機的方式對刮板輸送直線度進行合理控制。為了實現這一目的，要安裝大量的傳感器，對于安裝的傳感器，為了確保器能夠滿足作業需求，安裝前要對所有傳感器性能進行檢查，確保其性能良好，對于性能存在問題的傳感器不得安裝，避免完成安裝后再拆卸，影響煤礦開采，降低開采效率。液壓支架相互對齊，這不僅會導致對齊誤差不斷積累，而且在具體工作上，要對絕對參考方向進行調直處理，因此，容易降低作業面調直精度。

（2）以刮板輸送機作為基準的調直方法被綜合的應用在了LASC系統中，在具體應用期間，技術線路與方向都較為明確，在該過程中的原理就是通過對高精度慣性導航裝置進行應用，完成對采煤機在運行時的姿態和軌跡進行全面檢測，依據采煤機與刮板輸送機之間的幾何約束關系，利用采煤機在運行時的軌跡，推出刮板輸送機的運行軌跡，進而利用液壓支架修正地刮板輸送機軌。

5.結語

煤礦智能化開采是一項綜合性很強的技術，一方面可以包括煤礦自身技術外，另一方面還包含了的跨專業和外學科等多個方面的知識，是一項綜合性前沿的技術，這是未來我國煤炭行業在一段時間發展過程中主要發展方向，采用煤礦智能化開采技術可以更好的完成煤礦開采作業。