煤矿综采智能化工作面关键技术研究

煤矿综采智能化工作面关键技术研究
发布时间：2021-07-21T15:32:29.197Z 来源：《工程管理前沿》2021年3月第9期作者：焦志鹏
[导读] 随着机械自动化技术、互联网技术的发展，智能化成为中国煤矿综
焦志鹏
华能扎赉诺尔煤业有限责任公司铁北煤矿内蒙古自治区满洲里市 021410
摘要：随着机械自动化技术、互联网技术的发展，智能化成为中国煤矿综采发展的重要趋势，智能化的煤矿综采在保障安全、提升效率、技术升级等方面均具有积极表现。

鉴于此，主要研究煤矿综采智能化工作面关键技术，从煤矿综采智能化工作面的技术优势入手，分析现已投入应用的煤矿综采智能化技术，并进一步探讨尚未投入综采实践但未来发展前景广阔的智能化技术，目的是在智能化背景下提升煤矿综采水平，推动煤矿综采在智能技术的支持下转型升级。

关键词：煤矿综采；智能化；技术
引言
随着中国煤炭产能过剩情况的出现，煤矿企业的生存压力增加。

为了应对这种情况，必须要对煤炭行业进行改革，而减员提效是一种有效的方法。

中国的煤矿多是劳动密集型企业，技术含量低，而且安全得不到保障，现有的技术很难保证煤炭产量的继续提升以及开采的安全性。

在这种背景下，智能化开采技术被提出并被逐渐应用到煤矿生产中，使得煤矿行业向技术集约型企业转变。

由于煤矿的智能化开采涉及到很多关键技术，目前智能化开采技术只在少数矿区得到了应用。

为了加快智能化开采技术的推广和应用，应该攻克相应的技术难题。

1智能化开采技术发展现状
20世纪80年代，美国和澳大利亚研发出了支撑掩护式液压支架，使得综采技术成为了煤矿井下开采的主流技术。

与此同时，液压支架开发的电液控制系统的应用，使得综采工作面的自动化得以快速发展。

1990年，德国率先推出了综采设备的电液控制自动化系统，实现了煤矿开采的程序化控制。

随后，澳大利亚和美国也开始研究煤矿开采自动化技术。

中国于2000年左右也开始研发煤矿综采设备的电液控制系统，例如北京天地玛珂电液控制系统有限公司、郑州矿机集团有限公司集团等。

在煤矿开采自动化的基础上，提出了煤矿智能化开采技术。

智能化开采是在煤矿开采自动化技术与工艺信息化技术深度融合的基础上，在没有人干预的情况下，通过对周围环境的感知、采掘装备的智能调控、采掘作业的自主导航，由采掘装备自动、独立完成采掘作业。

对于智能化开采，外国的起步要比中国早。

澳大利亚综采长壁工作面自动控制委员会（LASC）采用高精度光纤陀螺仪和定制的定位导航算法实现了煤矿综采的自动化和智能化开采。

LASC核心技术包括采煤机的三维空间定位、自动工作面拉直、保持工作面平直、自动调高控制、3D可视化为远程监控提供虚拟现实等。

美国JOY公司推出了智能开采服务中心（IMSC），可以实时监控煤矿设备的运行情况，根据出现的报警、故障信息，及时发邮件或电话通知矿井工程师调整。

利用数据监测与分析系统，分析生产过程中设备的运行参数，对矿井生产给予指导，取得了提高产能、减人提效的经济效益。

在“十二五”期间中国智能化开采技术得到快速发展，全面进入智能化开采时代，而且一些智能化开采指标已经达到了国际领先水平，例如系统控制时间、工作面人数和产能等。

开发出的巷道内可视化操控采煤机割煤、无人化工作面技术，实现了无人跟机作业，为日后工作的进行指明了方向。

2煤矿综采智能化工作面关键技术
2.1记忆学习
该过程中就是通过人工方式进行示教，因为操作人员通过对采煤机中的遥控器进行应用，完成对采煤示范切割，在该过程中能够依据采煤作业的具体情况，制定出一套符合煤矿开采作业的循环过程，通过循环过程，完成相应的采煤作业。

煤矿开采期间，操作人员要依据具体情况，科学调整煤矿开采作业中采用滚筒的高度，具体调整期间，为了确保调整的合理性，以及后续煤矿开采作业段而顺利进行，进行调整作业时，要充分考虑液压支架移架速度，刮板输送机负载能力，采煤机牵引速度等各项因素带来的影响。

开采煤矿期间，通过对性能良好的采煤机的应用，能够进行记忆切割，然后将记忆数据依据采煤机位置和方向的不同段，煤矿开采时，为了确保整个开采作业顺利进行，确保开采作业的安全性，以及整个作业的顺利进行要，要预留多个采煤工艺段，保证采用的采煤机在运行可以实现记忆学习。

进行采煤机作业时，受采煤环境影响，若采煤机运行方向上发生变化，此时将一个工艺段加入到系统中，采煤机完成切割煤循环后，系统记忆学习结束，完成上述作业后，保存记忆参数，再进入到自动模式，采煤机在运行时通过对记忆数据进行应用，完成后续切割作业。

2.2泵站远程控制系统
泵站远程控制系统究其本质而言也是一种集控系统，主要是控制转载机、破碎机、运输机一键启停，将网络信息传输、系统搭建、平台构筑三种技术理念相融合，实现供液的智能化控制，并且根据综采工作面的需求升级到一体联动控制系统，进一步实现电磁卸荷、智能变频等目标。

泵站远程控制系统更能够针对煤层较薄的环境提供恒压变流供液，根据不同煤层构筑复合式智能过滤体系，保障煤矿综采工作面安全、清洁、高质量供液。

2.3煤矿井下自动化喷雾降尘
为了解决井下作业喷雾降尘问题，开发了一套新型的高压降尘装置，其选用高压控制技术，能够根据采煤机综采工作面的情况以及综采速度来控制高压喷雾的效果，其不仅可以有效地起到降尘的效果，而且能够节约用水，传输管路选用逐级递减的变管径结构，从起始位置的25mm降到喷嘴位置的16mm，这样能够使得喷出去的水雾直径呈现为30μm。

通常可以依据截割转速以及相应的工作压力情况的不同，进而确定喷雾降尘的效果。

经过大量的工程实践发现，采用新型的自适应喷雾降尘控制系统，能够把井下喷雾率提升效率可以达到67.4%，与此同时在相同作业情况下水量的消耗可以降低9.2%，在井下综采工作面使用防片帮自动控制、综采面底软自动控制以及相应的自动化喷雾降尘之后发现，该系统不仅可以实现自动控制支架支护情况，而且可以有效地实现喷雾，因此为井下支护与喷雾降尘奠定了基础。

2.4围岩与支架耦合控制
在综采工作面当中，支护方式是亟待升级变革的环节，围岩与支架耦合控制是传统支护方式发展的新趋势，尤其在复杂环境开采实践中，要将智能化理念落到实处，就需要进一步分析支架耦合控制问题。

围岩与支架耦合控制将深部巷道耦合理论作为理论基础，通过对煤壁参数分析设定的方式构建液压支架结构，分析感知系统捕获到信息的耦合关系，构筑起初撑力智能补偿、防倾斜预警、千斤顶调节等为代表的多级联动机制，以期实现围岩耦合控制与智能序列化控制。

在煤矿综采的过程中，尤其是复杂地质条件下的开采过程中，围岩与支
架耦合控制能够扩展智能化系统对地质环境的包容度，提升围岩与液压支架的稳定性，进而保障整体智能化系统趋于稳定。

3采煤工艺智能化系统智能控制发展方向
针对不同地质条件，制定不同应对措施，落实因地制宜原则是我国采煤机处理能力提高、效率提高以及动态控制提高的根本要求。

无人工作面作为未来煤矿行业发展的主要方向，其井下无人工作面主要是在仿真系统的基础上，通过技术手段将实际的运行状态创建于虚拟环境中。

工作人员可借此系统进行人际交互，同时在系统的应用下，也能够对物体进行更准确地识别，并操控物体运动，从而在不同模型和参数的动态信息交互仿真中，实现生产系统的全面优化。

结语
随着科学技术的发展，煤矿智能化开采时代必将到来。

如何快速实现煤矿智能化建设，还需要突破一些核心技术。

通过分析智能化开采技术的发展现状，探讨了智能化开采发展中存在的问题，主要是设备的可靠性、低亮度高粉尘条件下视觉感知以及准确的模式识别等。

智能化开采技术的应用表明，智能化开采技术不仅能提高煤矿开采的效率，还能提高煤矿生产的安全性。

参考文献
[1]田成立.煤矿综采工作面自动化技术探究[J].机电工程技术，2015(07):76-77.
[2]师松杰.煤矿综采工作面自动化技术探究[J].商品与质量，2015,000(036):71-71.。