談煤礦智能化系統的應用

王世昕

華晉焦煤有限責任公司沙曲一號煤礦 山西呂梁 033300

在我國工業化發展迅速的背景下，煤礦事業發展迅速，為了進一步保證煤炭開采過程中的安全以及提高開采和運輸的效率，對煤礦智能化遠程集控系統進行分析已經刻不容緩了。因為智能化遠程集控系統主要是以地面進行控制的，從而能夠最大程度上減少人工進入現場的概率，進而為生產安全提供了保障[1]。

1 通信技術積累與發展

煤礦井下智能化系統數據傳輸尤其是控制信號的傳輸，對設備及線路有一定要求，即低延時、覆蓋范圍廣、抗干擾能力強、線路及設備敷設簡便、功耗低。在5G技術未全面商用前，主流的通信方式有以下3種：

（1）有線信號傳輸。有線信號傳輸具備低延時及抗干擾能力強的特點，往往能達到1ms以下。但煤礦井下環境復雜，設備及線路布設困難，意外情況的發生也會導致線路及信號經常中斷。

（2）Wi-Fi無線網絡。Wi-Fi信號覆蓋范圍小，如果要獲得較低延時，尤其在井下綜采工作面這種惡劣的環境下，每平方米需布置的基站數量較多，導致基站維護工作量大且成本高，達不到減人增效的目的。

（3）4G通信網絡。4G基站信號覆蓋范圍比Wi-Fi要好，目前設備在井下的覆蓋范圍基本在半徑300m左右，但延時相對于有線及Wi-Fi較高，LTE網絡的延遲狀況是接近于20ms的雙向時延，不利于工控系統的應用。以上技術各有優點，同時缺點也極其明顯。隨著5G技術在井下的應用，滿足了煤礦智能化系統對于數據傳輸的要求。5G技術具備低延時、大帶寬的特性，具有較廣的覆蓋范圍和優秀的抗干擾能力，為智能化系統無線信號傳輸提供了可靠的保障。

2 綜采工作面智能化技術

2.1 地下開采裝備需要具有精確的定位和導航功能

在煤炭智能化開采技術中，其核心的技術為定位技術和導航功能，因為實際煤炭開采工作需在礦井下進行，操作人員在礦井上無法對井下的環境和具體開展情況進行了解，這時智能化煤炭開采技術的定位技術和導航技術，可及時將井下的影像和數據上傳給井下控制人員。根據收集的影像和數據信息工作人員可確保煤炭開采設備的具體情況，并清楚定位具體的采礦路線。但是在進行實際開采工作時，礦井下的環境非常復雜，而且封閉的井下環境將智能化系統的信號傳輸過程阻斷，從而導致定位和導航的準確性受到影響。

2.2 膠帶系統和控制系統

煤礦智能化遠程集控系統主要是以計算機網絡為基礎，以信息共享為手段實現智能化。穩定性好、傳送量大、容易維修是膠帶運輸的特點，因此膠帶傳送被廣泛用于采煤機的機械傳動部分。智能化遠程集控系統能夠實現自動檢測故障的功能，從而在一定程度上減少人員進入煤礦現場，進而為人員的安全提供了保障。另外膠帶運輸智能化具有就地、遠程和自動三種控制模式，對于各條膠帶機的啟動和停止，操作人員也可以采用不同方式進行控制，進而使得系統的可靠性和靈活性得到顯著提高。其次，開閉環交叉使用的控制系統也是非常重要的，只有速度控制系統、噪聲監測系統、圖像采集系統等控制系統協調工作、相互配合，才能提高整個系統傳輸采集的效率[2]。

2.3 在開展過程中應用智能探測技術

目前我國智能化煤炭開采技術的智能探測技術包含煤巖分界技術，煤矸放入自動識別技術以及超前探測技術。其中煤巖分界技術，通過使用單個天線的和多普勒雷達進行脈沖發送和信號接收工作，當工作的信號接觸煤巖時，信號將會逐漸減弱并反射回發射區域，這是工作人員可根據接收的信號區分煤礦。工作人員在對接收的信號進行具體判斷時，可通過反射波的波長和頻率對煤礦與巖石之間的分界點進行判斷。但是在具體使用的過程當中，反射波的波長和頻率在傳播時，會受到煤層的厚度以及透射波的影響。煤矸放入自動識別技術是對煤礦物的組成進行分析的一種技術，該技術利用分秒脈沖的電場進行材料結構的識別。超前探測技術具有精確度高的特點，而且它的使用范圍非常廣泛，不需要對物質的成分進行事前分析以及數據輸入，在任何條件下都可以獲得較為準確的數據。

2.4 高精度導航調直技術

在綜采過程中刮板運輸機不僅是煤炭運輸的主要工具，其運行軌道更是采煤機割煤的運行軌道，同時還是支架挪移的支撐點。為確保綜采過程中各個設備可以跟隨作業面及時調直，確保回采作業得以順利持續進行，就需要借助高精度導航調直技術，對作業面直線度進行精準控制。

3 結語

伴隨煤礦淺層資源的逐漸枯竭，深部開采已成為煤礦未來發展的必然趨勢。但在深部回采中由于作業環境更加復雜多變，作業安全性降低的同時作業難度大幅增加，針對性構建智能化開采技術，減少井下作業人數成為發展需要。因此，礦井管理者必須高度重視相關問題，積極結合生產實際，引進先進技術手段，構建滿足礦井生產需求的深部智能化開采體系，實現對深部煤炭的有效回采[3]。