綜采工作面智能開采關鍵技術實踐分析

（山西澤州天泰坤達煤業有限公司 山西 048100）

煤炭是影響國家經濟發展的重要因素，煤炭開采受到了社會各界的廣泛關注。隨著科學技術不斷發展，機械化、自動化及智能化技術逐漸應用于煤礦開采作業，極大地提高了開采質量與效率，為煤礦行業的健康發展注入了新的活力。煤礦企業應加強重視，逐步完善綜采工作面智能開采關鍵技術，使其為生產服務，提高自身的經濟競爭力與社會競爭力。

1.概述

(1)綜采工作面智能開采現狀分析

21世紀后，智能技術飛速發展，綜采工作面智能開采研究如火如荼，但受地形、設備限制，我國煤礦綜采工作面智能開采中還存在幾項問題。①攝像清晰度低。攝像設備在井下工作時受粉塵、水霧等因素影響，清晰度難以保證，無法拍攝清晰的設備運行狀況與巖層形態，阻礙遠程監控與操作。②工作面自動找直系統不完善。結合現有經驗，采煤作業一定時間后，工作面會發生偏移，影響刮板輸送機、采煤機等設備的穩定運行，需要找直系統實時監控工作面數據進行調整。③液壓支架自動化程度較低。此問題主要出現在地質條件較差的綜采工作面，支架跟機自動化程序較為單薄，配套設施不完善，無法結合井下環境實現快速推移，丟架及拉架不到位問題時有發生。④智能設備性能較差。目前煤礦行業尚未建立科學完善的自動化系統標準，系統質量參差不齊，嚴重影響綜采工作面智能開采的可靠性、穩定性與及時性。

(2)綜采工作面智能開采階段劃分

煤礦開采作業中受地質水文條件影響，智能開采技術應用受限，需要分階段、分地形逐步實施完善，可先在地質條件良好的區域實施，然后向全區域過渡，先實現簡單的集中控制與自動化生產，再逐漸發展為智能控制與無人化生產，從而全面提升煤礦開采的科技含量與智能化水平。綜合分析，綜采工作面智能開采可劃分為以下4個階段。①監控工作面關鍵設備運行，基本實現系統集中化自動控制，但還需要人工輔助，智能化程度較低。②同時感知設備信息與部分圍巖信息，若地質條件良好，可根據反饋信息實現自動開采控制。③全面感知地質信息，實現復雜地形的規劃開采。④全程智能感知，實現無人化智能調節，降低人力成本，工作效率大幅度提升。目前我國綜采面開采尚停留在第一階段，部分企業應用了第二階段的關鍵技術，智能化水平需持續提升。

2.綜采工作面智能開采關鍵技術分析

(1)遠程遙控技術

遠程遙控技術在綜采工作面中應用較為廣泛，一定程度上減少現場操作，有利于營造安全舒適的工作環境，為員工的生命安全保駕護航。遠程遙控技術需要建立科學可靠的通訊網絡，借由計算機技術、通信技術等控制采煤設備進行生產。該項技術除可遠程操作設備外，還可以監控煤炭開采過程，及時發現生產異常，為后續開采工作提供支持。隨著遠程遙控技術的發展，現場操作逐漸減少，但距離實現完全無人化還有較大距離，應加大研究力度，精進遠程遙控技術等智能開采技術，以此提高煤炭開采效率，推動煤礦企業更快更好的發展。

(2)煤巖自動識別技術

煤巖自動識別技術在煤炭智能開采中占有舉足輕重的地位，與開采方向及效率息息相關。此項技術應用時，技術人員操控相關設備自動識別煤礦巖層數據，經過精密計算后制定合理的開采方案，幫助企業盡可能多的開采煤炭，提高經濟收益。在開采過程中，煤巖自動識別技術還能及時發現異常巖層信息，方便及時應對處理，避免不必要的經濟損失與人員傷亡。現階段，煤巖識別包括超聲波、紫外線、紅外線、雷達脈沖等多種形式，可深入煤層探測煤炭種類及分布情況等信息，企業可根據實際情況選擇合適的自動識別技術。由于地質水文條件復雜，煤巖自動識別技術還需繼續完善，須提高識別的準確度與精確度，使其在復雜環境中仍有良好的識別效果。

(3)工作面直線度檢測與控制技術

綜采工作面的直線度是保證機械設備穩定運行的關鍵，但工作面調直操作難度較大，無法滿足設備正常使用需求。目前，我國大多數煤礦企業使用工作面直線度檢測與控制技術進行工作面自動調直，針對地質條件較為簡單的綜采工作面應用效果良好，但在復雜地形中精準度還需繼續提高。工作面直線度檢測與控制技術應用時需綜合考慮采煤設備間隔、工作面頂底板情況、供液壓力、傳感器精度等多項因素，盡可能保證支架在自動跟機過程中精準移位。值得注意的是，現有的直線度檢測設備十分昂貴，為降低成本需研究更經濟的檢測裝置，并進一步優化調直程序，提高精確度。

(4)多傳感器技術

綜采工作面智能開采的特征之一是實現無人化操作，基于此，需發展多傳感器技術將井下機械設備的運行數據、周圍環境數據（溫度、壓力、氧氣含量、有害氣體含量等）實時傳輸至地面控制中心的計算機內，利用大數據分析技術分析煤礦開采的具體情況。多傳感器技術即可保證眾多數據及時傳輸至地面，又能確保數據不失真，有利于快速找出井下的安全隱患，降低事故發生風險。此外，該項技術還能幫助技術人員實時調整開采方案、完善生產計劃，有效提高生產效率，為煤礦企業的良好發展提供助力。

(5)高速通訊技術

高速通訊技術是實現綜采工作面智能開采的基礎，為其他智能開采技術的應用提供支持。目前，煤礦生產的各個環節都需要進行信息交流，傳統開采模式中，因煤礦開采需深入地下，地上地下溝通費時費力，不僅影響生產效率，還存在安全隱患，高速通訊技術的應用可實現高效溝通，確保信息傳遞及時準確，保證了人員生產安全，同時提高開采效率，有利于促進煤礦企業的快速發展。

(6)大數據集成與共享協同控制

在綜采工作面實現智能開采需要設備自身及鄰間配合產生感知，安裝大量的傳感器，設備運行產生大量數據，確保數據快速準確的傳輸、分析、應用十分重要，有利于進一步提高設備感知識別效率，確保控制系統安全穩定的運行。大數據集成技術可有效融合不同類型數據，經過共享協同控制可形成智能控制系統，為綜采工作面開采工作提供方案支持。大數據集成與共享協同控制還具有模擬和報警功能，通過歷史數據建立監控模型，針對井下開采狀態控制多個機械設備，實現智能協同控制。

(7)液壓支架控制技術

液壓支架是煤礦開采中不可或缺的重要設備，起支撐作用，保障井下作業安全。因綜采工作面凹凸不平，底座與頂梁出現傾斜在所難免，同時液壓支架使用過程中會與工作面圍巖產生耦合作用，為保證設備正常運行，液壓支架頂梁會呈現俯、仰狀態。針對這一情況，需對液壓支架狀態信息進行監控，防止液壓支架倒塌造成嚴重的安全事故。液壓支架控制技術應用中需重視以下幾點：第一，提高精準度。支架狀態需要自動感知，及時了解關鍵位置的受力情況，提高感知精準度才能真實反映支架支護狀態。第二，創新自主調控支架。液壓支架的自適應控制需要相應結構支持，應擴大支架的可調節范圍，從而更好的適應采高和圍巖條件變化。第三，實現液壓支架群組控制，綜采工作面需要多個液壓支架提供支撐力，實現群組控制能更好的分配阻力，確保井下作業安全。

3.綜采工作面智能開采的發展趨勢

隨著科技水平不斷提高，智能化生產已經成為煤礦行業發展的必然趨勢，基于此背景，未來提高綜采工作面開采的智能化程度需從以下兩方面入手。首先，完善軟件系統。工作人員需在現有操作系統的基礎上，融合智能軟件，確保每一個系統都能獨立運行，經過智能設計連接后可實現集中控制與統一調度，提高智能開采系統的兼容性與高效性。完善系統軟件能在系統出現問題時將不良影響控制在一定范圍，確保開采工作順利推進。其次，開發智能生產設備。未來綜采工作面智能開采以無人化為建設目標，需配備智能化程度較高的生產設備，并建立煤基多元協同與原位流態化開發一體化的新型能源系統。煤礦企業應加大科研投入，研究開發成套的智能開采設備，為實現智能生產提供硬件支持。

4.總結

綜上所述，智能開采關鍵技術對綜采工作面開采效果有著至關重要的影響，需加大開發研究力度才能提高企業競爭力，同時為整個行業的良好發展添磚加瓦。目前，綜采工作面智能開采關鍵技術在應用中還存在部分問題，煤礦企業應結合實際情況選擇合適的智能開采技術，并從軟件與設備方面進行優化，充分發揮智能技術的優勢，全面提高生產效益。