綜采工作面智能化技術與裝備的發展

張虎雄

[摘 ? ?要]煤礦綜采過程中所應用的設備較為復雜龐大，且生產體系規模化，工人所處的條件比較惡劣，通過智能化技術能夠對當前工作過程中出現的一系列問題進行集中控制，智能化技術的應用，能夠改善綜采中的各種問題，從而確保綜采工作面能夠實現無人化操作，提升生產作業的安全性。應用智能化技術進行煤礦開采事業的管理，對于企業未來的發展具有重要意義。

[關鍵詞]綜采工作面;智能化技術;裝備;發展

[中圖分類號]TD67 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）03–00–02

[Abstract]The equipment used in the process of fully mechanized coal mining is complex and huge， and the production system is large-scale， and the conditions of workers are relatively bad. Through the application of intelligent technology， a series of problems in the current working process can be centralized controlled， and the application of intelligent technology can improve various problems in fully mechanized coal mining， so as to ensure that the fully mechanized coal mining face can realize unmanned operation To improve the safety of production operation. The application of intelligent technology in the management of coal mining is of great significance for the future development of enterprises.

[Keywords]fully mechanized working face; intelligent technology; equipment; development

當前隨著產業改革持續進行，各行各業均不斷展開技術形式融合，通過互聯網技術與煤礦產業的融合，能夠實現智能化技術應用的擴展，提升行業的整體運營速度。煤礦行業是我國基礎行業之一，在改革的過程中融入智能化技術，形成技術以及產業的深度融合，有利于改善環境引發的對于煤礦作業人員的危害。

1 綜采工作面智能化技術概述

綜采工作面技術以及裝備的發展包括機械化、自動化、智能化、無人化等階段。這些高度集成的技術形式能夠實現對于工作流程的自動化控制，通過采煤機的自主導航、三機聯動等自動控制技術，來實現對于地面、環境、系統的實時監控，從而改善傳統施工過程中的各種問題。當前綜采工作面面臨著諸多問題，首先是綜采的工作環境比較復雜，惡劣的條件因素會對采礦造成一定的影響，使得傳感器的反應速度以及可靠性受到影響。且煤炭的地質條件相對比較復雜，一般的技術內容不具有普遍適用性。各個設備廠商的控制系統在接口、冗余功能以及協議等方面不具有統一的標準平臺，集中控制方面無法實現，因為考慮防爆要求，整體設計過程存在一定的難度，受到井下的空間限制，設備應用比較緊湊化。在綜合分析國內外綜采工作面智能化技術的基礎上，分析了智能開采系統的主要模型，同時對關鍵技術詳細分析，為后續的開采工作提供必要的指引。

2 綜采工作面智能化的關鍵技術

智能化開采技術是一項復雜性較高的系統工程，通過對綜采工作面智能化系統的分析，能夠獲取工作面智能化開采的主干模型，模型系統的核心為地下的控制中心，設備的基礎構造包括煤層位置對應的時效截割模型，可以發揮對于機械的自動化控制，提升采煤的工藝水平。綜采工作面智能化開采系統主干模型如圖1所示。

2.1 位置監測和自動取直技術

采煤過程中，工作面持續推進從而使得支架以及刮板呈現最佳的受力狀態，能夠維持工作面的直線形式，可以與巷道呈現一種正交的方向.以地理信息系統為基礎，通過位置監測以及自動取直技術，能夠獲取采煤機的位置模型以及運動學參數，從而可以進行自動導航。根據所獲取的運動學參數信息，進行截割模型傳輸采煤機的自動控制，數據向系統內部傳送，可以有效地進行機械聯動。當前國內外有較多的采煤機位置監測技術，常見的技術形式包括無線電回聲技術、光柵位移監測技術以及各種組合技術形式等，不同的技術形式有不同的測量精度值，無法保證能夠滿足自動化煤礦采集的目的。當前最常用的煤礦采集技術為慣性導航技術，作為一種自動導航的有效方式，能夠通過加速度的獲取進行物體位置的即時信息定位，因為慣性導航系統的總體精度值比較高，且受到長時期的誤差積累，無法滿足采煤機導航的需求，需要對系統誤差進行集中補償，常見的誤差補償形式包括航位推算法、里程表補償法以及閉合路徑算法等，其中閉合路徑算法作為一種長期有效的系統補償方法，主要是將橫截深度作為額定值進行補償計算，從而獲取各項數據。

2.2 界面識別技術和工作面水平控制技術

為了確保采出率的最大值同時降低可能導致的資源浪費，則應該確保截割的區域位置在底部的邊界，還應該確保底面的平整性。通過自動導航技術與地理信息系統相結合，能夠更準確地進行三維定位。地理信息系統所獲取的煤層動態傾角以及界面信息，可以實現對于界面的整體識別。傾角數據的實時測量，可以保證對滾筒自動調高，確保所截割的區域與煤層的實況信息一致。當前常用的綜采工作面技術形式為通過記憶割煤技術進行采煤機的半自動調高，首先司機進行示范采煤，根據自動化系統數據設置，記錄采高信息，隨后集中進行數據編碼，根據記憶截割數據的自動信息調整值準確采集，如果產生較大的煤層數據信息的變化，則需要進行人工干預。作為智能截割的關鍵技術，通過煤巖界面識別能夠確保煤礦開采的高效性。當前隨著技術發展，應用的煤巖界面識別技術也不斷革新。熱紅外攝像儀進行煤層特征的定位以及識別，能夠確保煤巖紅外射線波長差異性以及保持與巖層傾向的一致。在完成對煤層帶式夾層特征的捕捉后，圖片不斷增強處理，通過像素掃描了解巖層界面的動態傾角信息，通過此種信息形式對滾筒動態調高，以及實現對于水平面的控制。在確定合適的攝像頭以及位置傾角后，強化設備的環境適應性，來輔助進行煤炭巖層的判斷。

2.3 溜坡控制技術

在進行煤層的回采過程中，如果發現工作面以及煤層存在走向不垂直的情況，則會導致在巷道間產生溜坡，為了避免因為溜坡導致的施工不利，則應該應用設備進行調整糾正，可以在靠近端頭的位置放置激光掃描設備，根據掃描記錄的推進數據，進行巷道的方向定位，同時參照濾波算法對掃描儀的位置以及姿態進行確定，同時將此類信息向地理信息系統反饋，以確保能夠對工作面的輪廓以及巷道信息及時更新，維持工作面以及煤層的走向形勢。

2.4 液壓支架電液控制技術

作為綜采控制面重要控制技術之一，液壓支架電液控制系統具備自動、成組的動作，同時能夠進行鄰架操作以及手動操作，這種技術形式相對比較成熟，可以通過遠程控制的形式，進行液壓支架以及采煤機的聯動，能夠滿足實際生產中安全性的需要，整體的可靠性比較高。

3 綜采工作面智能化技術及裝備的未來發展方向

科學技術持續進步帶動了光電子技術的發展進步，其在綜采工作面智能化應用的程度也不斷提高，未來的綜采自動化發展將呈現一種不斷優化革新的模式。在割煤作業中，利用相關的算法識別技術能夠獲得放煤的模型，自動化方面能夠降低工作人員的壓力，同時通過無線電波以及紅外線技術，可以獲得更高的分辨率傳感器，從而可以進行煤巖界面的準確定位，控制的精確度更高，能夠實現對于滾筒的自動調高控制處理。根據煤層采礦的實際需要進行技術組合，將雷達探測技術應用于其中，能夠實現對于工作面高度的自動調整。通常綜采面有大量的巷道設備分布，其測量定位的難度相對較大，可能會影響工作面設備的可視化測量，在進行綜合開采的過程中，需要考慮實際環境可能導致的對于測量結果的實際影響，進行設備的精度調整，打破常規的處理模式，確保檢測技術的質量、效率，使工作面處于直線的形態，達到工作面調直的目的。

4 結語

當前綜采工作面智能化處理技術在應用的過程中存在一系列的問題，為了更好地實現對于綜合機械化采煤的智能控制，要做好專業環節的管控，不斷創新技術形式，通過各種技術融合應用，完善軟件的開采系統，維持不同系統之間信息共享的穩定性，從而更好地進行設備的傳輸控制，確保綜合機械化采煤技術向著現代化、高效化的方向發展。

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