基于采煤机自动化与智能化控制技术

基于采煤机自动化与智能化控制技术
发布时间：2021-06-11T08:50:52.807Z 来源：《基层建设》2021年第5期作者：赵旭东
[导读] 摘要：采煤机作为煤矿生产划时代的高新设备，有着重要意义，首先采煤机提升了采煤的效率和质量，将煤炭的种类细分采集，采煤机的出现也减少了人工的投入，减少了矿井安全防护相关方面的资金。

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摘要：采煤机作为煤矿生产划时代的高新设备，有着重要意义，首先采煤机提升了采煤的效率和质量，将煤炭的种类细分采集，采煤机的出现也减少了人工的投入，减少了矿井安全防护相关方面的资金。

采煤机在工作过程当中会对煤炭采集数据进行采集和分析，然后自己根据分析的结果做出相应动作，采煤机的自动化以及智能化都需要程序的植入和支持。

当前主流的采煤机是滚筒采煤机，滚筒采煤机作为最新的采煤机，有着智能保护、故障分析判断还有人机操作等多种功能，滚筒采煤机可以对所有的滚筒采煤机的工作情况以及采煤情况进行智能化分析和监控，保证整个系统应用的安全。

滚筒采煤机自动化和智能化的提升离不开计算机技术和信息技术的支持，还有物理学和实际采煤过程中的感知情况，将这些信息的采集和识别都融入到了程序当中。

关键词：采煤机；自动化和智能化；控制技术
引言
采煤机的广泛应用在极大提升了煤矿井下综采效率的同时，采煤机截齿在进行截割时对煤壁形成挤压，使煤炭破碎成块从煤壁上脱落下来，并在截割滚筒螺旋结构的作用下散落到刮板输送机上，产量了大量粉尘颗粒。

综采作业面本身为断头式巷道，空间狭小，粉尘颗粒大量悬浮在空气中不但会影响作业面综采作业的安全，而且作业人员极易患“尘肺病”等职业性疾病。

当前对综采作业面的降尘主要是通过在采煤机上设置外喷雾降尘系统，最大限度降低粉尘对综采作业面作业环境的影响。

1采煤机润滑材料性能分析
（1）热稳定性。

油温与润滑油的粘度成反比，油温越高，粘度越低，甚至会导致润滑油失去润滑功能。

采煤机作为一种大型的生产设备，系统结构极为复杂，工作过程中受力较大。

我国自主研制的采煤机系统历经改革，从单滚筒采煤机到双滚筒采煤机，系统越来越复杂，采煤机配套电机功率也随之增大，从最初的60kW发展到今天的1000kW，我国的采煤系统取得长足的发展。

复杂的系统构造，强大的设备功率，巨大的煤层摩擦力以及采煤工作持续时间较长的性质，决定了采煤机械运转时机械零件部位很容易出现高温的现象，要求采煤系统内的润滑剂具有良好的热稳定性。

（2）污染敏感度较小。

采煤机械利用旋转力把原煤从煤层中剥离过程中产生大量的粉尘，进入润滑油后容易使润滑油变质失去润滑作用，因此采煤机械选用的润滑剂应具有较小的污染敏感度。

（3）阻燃安全性。

煤矿资源开采过程中火灾危险性极大，火灾发生的可能性和危害程度较高，从本质安全性角度出发，润滑油应具有一定的阻燃性能，在保证润滑油性质稳定的基础上，提高使用率。

2滚筒采煤机自动化和智能化的关键技术
2.1监控通信技术
煤矿采集工作有着相当复杂的工作环境，并且采煤机的工作时间和工作强度是很大的，在长期的恶劣环境下进行工作，很容易出现故障和问题，因此我们需要在采煤机工作过程当中应用监控通信技术，实时监控采煤机的工作情况。

在采煤机当中应用监控通信技术在20世纪90年代就已经投入使用了，当时使用的主要监控通信技术还是高压动力载波法，虽然保证了信息的传递，但是实际的工作效率却不高。

新时代下采煤机当中主要使用的监控通信技术有监督视频机、远程雷达还有高带宽的光纤通道进行传输。

监控通信技术当中的计算机应当使用防爆计算机，及时接受设备传输出来的影像和信息，在互联网平台上实现资源和信息的共享，实现对采煤机运行情况的监督。

高压动力载波法主要在煤层厚度1.3~3.5m这一类的中厚煤层发挥作用，煤炭的硬度普氏系数为2~3，属于中硬煤层。

2.2机载控制技术
滚筒采煤机自动化和智能化系统机载控制技术是以计算机软件为依托的，是采矿机投入使用的重要设备，机载控制技术应用所依托的计算机设备首先要具备运行接口和数据信息反馈通道，机载控制技术在应用过程当中会对机载操作的基础参数信息进行监控，和互联网技术形成配合，提升采煤机的操作效率和质量。

采煤机工作的环境相当恶劣，滚动采煤机进行初始设计的过程中更加注重智能化方面的提升，希望滚动采煤机可以自身对煤层信息进行监控，使用嵌入式控制模板，提升信息收集和分析的能力。

采煤机自动化和智能化技术还体现在煤层和岩层的自主区分上，采煤机对煤层和岩层进行区分主要依靠截割电动机的工作电流和滚筒调高油缸的压力进行判定，对岩层或者是煤层进行切割时，调高油缸的压力以及截割电动机的电流有所不同。

滚筒碰到岩层之后，截割电动机的工作电流的平均值会升高，并且数据以及调高油缸的压力数据出现很大波动，滚筒采煤机就可以直接判断是否接触到岩层。

煤岩识别工作过程中，采煤机正常进行煤层切割，滚筒采煤机的下滚筒会沿着采煤机程序设定的路线进行切割，这个时候采煤机的压力以及转速还有电流情况都是一个相当稳定的状态，如果压力和电流出现了较大波动，那么说明切割到了岩石，需要调整切割的角度和深度。

2.3走控和截割技术
滚筒采煤机工作的重点就是采高和走控，采高和走控也是提升采煤质量的关键，我们追求滚筒采煤机的走控以及截割技术的自动化，主要是为了减少技术人员和探测人员的工作难度，也可以配合滚筒采煤机的使用。

滚筒采煤机自动化识别煤层基础信息有相当显著的应用意义，相关的技术人员根据我国的煤层实际开采情况进行了相关方面的努力，在研究过程当中也结合了多种高新技术，例如图像研究方法和地震波测查方法还应用到了高分子射线以及地质雷达等多种技术。

但是我国的滚筒采煤机还是主要使用记忆截割法进行操作，这样的截割方法无法实现自动化和智能化，我国的煤炭储量非常多，数量和种类都很多，进行实际开采的过程中一般是不同厚度和硬度的煤层有着不同种类的煤炭资源，需要技术人员实时监督采煤机的开采进度，保证和煤层的变化统一。

滚筒采煤机当中近年来也加入了热成像技术，采煤机进行截割的过程中可以通过剪裁和拼图等多种方式来明确不同煤层的分界线，再安装震动传感设备，技术人员进行研究和应用之前首先就要掌握设备运行的原理和应用技术特点，结合区域煤层的分布特点，提升判断的精确度，提升采矿质量和效率。

3采煤机控制技术未来发展方向
如今随着以上各项技术不断取得突破，并应用于各行各业当中，采煤机在多项科技的加持之下，不断的朝着智能化、自动化、信息化以及机械一体化的方向快速发展，使得整体采煤基本上特征逐渐的朝着工业机器人的特征方向发展。

并能够通过该发展而实现本身的自动控制及编程工作，同时通过将各种自由度的设备安装于采煤机当中，而代替人工操作，完成各项危险任务，使得采煤机本身所具备的普通
功能，而逐渐的发展到之后的自动化及智能化于一身的采煤机器人的方向。

结束语
在提升滚筒采煤机自动化和智能化的过程中，我们不能仅仅拘泥于这一种类型采煤机的使用，对其他类型的采煤机也可以进行更多的实验测试。

伴随时代的发展和进步，智能化和自动化技术不断进步和提升，我国的煤层开采程度也越来越深入，当前攻克困难煤层的煤矿工程越来越多，提升采煤机的自动化和智能化更加重要。

自动化和智能化应用的过程中需要精准的信息采集和传输，计算机的处理能力也要满足要求。

参考文献
[1]王慧君.无人工作面的采煤机智能控制关键技术分析[J].当代化工研究,2020(05):40-41.
[2]薛瑞梓.煤矿采煤机自动化控制系统的研究和设计[J].机电工程技术,2019,48(12):67-69.
[3]田建川.基于透明综采工作面采煤机自动截割系统的研发[J].内蒙古煤炭经济,2019(18):53-54.。