煤礦采煤機智能化關鍵技術探討

宋鵬

鐵煤集團小青煤礦 遼寧調兵山 112700

1 智能化技術在煤礦綜采工作中的應用現狀

煤礦綜采工作面的智能化關鍵技術是工作面自動取值技術，該技術可以保證在采煤推進的過程中，工作面能夠始終與巷道方向保持正交，避免出現刮板輸送機受力不均勻，內部應力過大的問題。智能化技術在工作面推進過程中可以利用地理信息系統對采煤機的實時位置和運動參數進行分析，有效調控采煤設備運動軌跡，避免采煤機出現偏離的情況。同時，地理信息系統還可以為采煤機進行導航，采煤機自動沿著導航的軌跡進行運作，不需要人力支持，極大地解放了人力。此外，利用智能化技術中的截隔模型進行數據傳輸，能夠有效實現“三機”聯動控制，保證采煤作業控制效果[1]。

2 煤礦采煤機智能化關鍵技術

根據煤礦采煤綜采工作面的開采特征及其開采過程中存在的問題分析，為促進采煤綜采工作面開采作業的順利開展，提高煤礦開采生產效率，就需要通過構建相應的數據控制網，并通過相應的智能化技術與設備引進應用，從而在采煤智能化綜采工作面建設基礎上，為其開采作業開展提供良好的支持。其中，在進行采煤智能化綜采工作面建設中，所應用的采煤機智能化關鍵技術主要包含以下幾種。

2.1 采煤機遠程啟動與控制系統

當前的大型煤礦井下采煤機控制系統，一般通過遠程順槽控制臺對采煤機啟動、記憶截割功能、液壓自動移架功能、煤炭運輸功能等，作出統一調動與控制。其中，順槽控制臺經由穩定的通信數據傳輸，實時進行煤機工作數據、運行狀態的監控管理，并將接收到的采煤數據、故障診斷信息上傳至主控計算機單元。

2.2 采煤機定位技術

采煤機行走軌跡是根據刮板輸送機的導軌走向來確定的，而且此方向還會直接影響液壓支架的自動調直、作業面煤壁的截割筆直程度、截割滾筒自動調高等不同的生產環節。為實現綜采智能化，就需要合理應用地質空間三維定位技術。目前的智能化采煤機中，比較常用的定位原理主要是無限傳感網定位、紅外線定位、地理信息系統定位以及超聲波定位等。以地理信息系統（GIS）為例，是將慣性導航裝置安裝在采煤機上來確定采煤機的姿態和行走方向；將軸編碼器安裝在機鉸接軸和搖臂上測量搖臂的旋轉角度；將軸編碼器安裝在行走部位來測量行走速度和距離[2]。

2.3 記憶截割關鍵技術

綜放煤礦開采過程的工藝復雜，記憶截割技術、液壓自動移架技術、智能放頂煤技術等共同構成了礦井工作面內智能化開采技術。其中記憶截割技術是首要的采煤工序，通過對采煤機定位、移動位置安全感知等流程，確定采煤機所處的地理坐標系（x，y，z）。之后借助于慣性導航計算方法，對采煤機的傾角（俯仰）、偏轉角進行確定，然后展開不同厚度煤層的記憶截割操作。當前采煤機對礦井工作面煤層的截割操作，不會因煤層厚度變化而產生截割高度變化，這就需要結合煤層底板、液壓支架控制系統，對不同采煤點位置的截割高度、下切深度、牽引速度等作出實時調整與控制，避免采煤機切割煤礦頂梁問題的出現。

2.4 掘進機智能化技術

作為綜掘智能化工作面的主要設施，掘進機直接決定著智能化開采的效果。目前研究的方向是其姿態定位控制、斷面智能成型控制與煤巖智能識別等，其中基于光纖陀螺實時檢測掘進機在推進中的定位技術，能夠更好地揭示它和巷道開掘前后的耦合性，且還可以構建相應的自主導航體系，也是當前的研究方向[3]。

2.5 液壓支架跟機自動化及遠程干預控制

對采煤機及液壓支架上的紅外線發送器、紅外線接收器的信息進行采集處理，來實現液壓支架全工作面跟機作業智能自動化。根據采煤機工藝、采煤機位置，實現了全工作面液壓支架的智能自動化控制，包括液壓支架的跟機噴霧、跟機移架和跟機推溜等功能，實現了轉載機尾自移聯動，實現了端頭設備的智能自動化作業。同時液壓支架與地面調度中心實現遠程控制，在地面調度中心可以對井下液壓支架進行遠程監控，當支架出現液壓故障、部件失靈等原因致使液壓支架動作不到位或其他影響生產的現象發生后，可以人工進行遠程干預控制。

2.6 采煤機聯合控制技術

在聯合控制系統中對采煤機的控制主要包括對截割負荷（控制落煤速度）和牽引速度的控制，牽引速度包括在巷道內的左側牽引和右側牽引，在工作時系統監控設備將刮板輸送機的負載信息、采煤機的牽引速度及方向傳遞給控制中心，系統控制器根據預設的分析軟件的分析，發出對采煤機牽引速度調整的信號，同時通過采煤機的變頻調速系統確保采煤機截割負荷滿足調控要求。

3 結語

采煤機是煤礦生產中的關鍵設備，在目前我國對煤炭資源的需求量長時間處于較高水平的常態下，增加了采煤機的開采任務量。科技快速進步，推進了煤礦開采技術的發展，表現出逐漸向無人化綜采方向發展的趨勢。在此發展過程中，也對智能化的采煤技術提出了較高要求。這就需要結合具體的煤層條件和自身狀態自動調整的要求，應用智能控制、智能截割以及智能感知等先進技術，在實現采煤機生產作業中的自動調高、自動定位和自適應牽引等智能化操作的同時，最終實現無人化綜采作業。