煤矿智能无人采煤工作面开采关键技术分析

煤矿智能无人采煤工作面开采关键技术分析

发表时间：2019-07-29T11:20:05.173Z 来源：《基层建设》2019年第14期作者：李瑞

[导读] 摘要：目前我国经济发展迅速，煤矿企业为我国发展做出了很大贡献。

准格尔旗能源局内蒙古鄂尔多斯市 017100

摘要：目前我国经济发展迅速，煤矿企业为我国发展做出了很大贡献。我国不仅是煤炭生产大国，而且也是煤炭消费大国，煤炭在我国的经济发展中占据非常重要的地位，一直以来都是我国的主体能源，而且这种地位在今后的很长一段时间内也很难改变。所以，创新煤炭开采技术，确保煤炭的高效安全生产依然是今后的工作重点。与此同时，煤矿的智能化无人开采受到了人们的广泛关注，这一技术创新，不仅是历代煤炭人的梦想，更是煤炭企业实现安全高产高效现代化生产的必由之路。下面笔者结合自己的工作实践，对智能化无人开采技术的研发探索与实践进行探讨，以供参考。

关键词：煤矿；智能无人采煤；工作面开采；关键技术

引言

在高新技术的不断创新下，为了更好的节省煤矿开采的成本，提高煤矿开采的工作质量与效率，无人化开采方案逐渐开始推行，在无人化开采技术方案的实施下，很好的提高了煤矿开采的质量，合理的控制了煤矿开采的能耗，保障了煤矿开采的安全性与可靠性。 1智能化无人开采的必要性

煤炭作为我国的重要基础能源，在我国的能源结构中具有非常重要的地位，不仅是工业发展的重要能源基础，而且对整个国民经济的增长也有非常重要的影响。2014年，我国的煤炭产量为38.7亿吨，约占以此能源生产总量的70%，我国煤炭消费占一次能源消费的比重为65%。这些数据更加显示出我国能源结构中，煤炭的重要地位。

煤矿开采主要采用井下作业为主要方式，矿工在生产作业过程中，始终面临着：水、火、瓦斯、煤尘、顶板等五大自然灾害的严重威胁，如何将矿工从终年不见天日、黑暗潮湿的井下解放出来，达到矿井“少人则安、无人则安”的目的。同时，我国的煤层赋存条件比较复杂，特别是一些薄煤层，占我国煤炭总储量的20%左右，这些煤层具有开采难度大，工作面狭小，操作设备困难，效率低下等特点，而且存在明显的丢弃现象，造成大量的资源浪费。而智能化无人开采技术，是解决此类煤层的有效途径和必由之路，也是现代化煤矿企业发展的必然规律。

2煤矿综采面无人化技术的应用限制研究

（1）煤矿开采的管理质量。在无人化综采技术方案推行的时候，煤矿开采的管理模式与开采制度都将发生一定的变化，如运输设备、工作面支架工作、综采巷道等都需要根据无人化开采的技术方案进行一定的改变。并且一线采煤的工作人员将会出现工作性质的巨大变化，一部分工作人员需要巡检相关的自动化设备，而另外一部分工作人员将进入控制室对无人化开采设备进行远程操控。以上一系列的工作变化，都需要一套完善科学的管理制度，确保每一位工作人员都可以胜任新的工作职责，履行自己的工作义务，保障无人化综采技术方案的顺利安全进行。

（2）人才的制约。在煤矿综采工作面开采发展的过程中无人化开采技术方案，从理论设想到实践研究，最后到实际的开采应用都离不开科研人员的辛勤付出。而提高无人化开采技术方案的安全性、可靠性，还需要更多的科研人员投身其中，而研发资金将会局限科研工作的开展，若是研发资金不能稳定长期的进行提供，就会直接影响到煤矿无人化开采技术的研发，从而制约我国煤矿开采技术的发展。

（3）技术的限制。煤矿综采工作面的实际开采作业环境非常的恶劣复杂，无人化开采技术方案尚且处于推行阶段，并没有取得更多的工作数据和技术报告，由此可见，目前煤矿井下综采工作面的无人化开采技术方案，还不是很成熟。在无人化开采技术方案进行的时候，若是出现任何一个设备的问题，都会影响到无人化开采技术方案的可靠性。而工作人员在进行实际工作面作业时，可以及时的预判危险隐患，并根据具体的安全隐患，采取相对应的预防控制措施，从而达到防患于未然的开采工作效果，保障综采工作面的工作质量与安全。 3煤矿综采面无人化技术方案的实施路径研究

3.1煤岩自动识别技术

井下煤层和围岩条件十分复杂，采用传统技术，难以准确、可靠地判断煤岩分界。煤岩自动识别技术借助识别系统进行煤岩自动识，该系统中包括了很多子系统，例如，振动频谱传感系统、记忆程序控制系统、天然γ射线、超声波、雷达探测等，目前已有20余种煤岩分界传感机理和系统。在具体工作中，这些系统会对煤岩的特征信息进行识别和记录，并通过分析，显示出哪些是所需要开采的煤层，哪些是岩石层。此外，该系统还能借助声学及光学或雷达等原理技术，来提高识别效果的可靠性和精准度。记忆智能程控煤岩分界识别及控制系统应用范围最广，是目前国外机型采用最多的技术。雷达探测技术的应用前景也非常可观。

3.2液压支架跟机自动化技术

在采煤机上安装红外线发射器发射数字信号，每台支架上均安装一个红外线接收器，用以接收来自煤机红外线发射器的数字信息，以此来检测煤机位置与方向信息，根据现场不同环境条件对应的采煤工艺，开发液压支架自动跟机软件。控制系统识别采煤机位置与方向信息，实现工作面液压支架跟随采煤机作业的自动化控制功能，包括跟机自动移架、自动推溜、跟机喷雾自动化功能，从而完成液压支架动作与采煤机运行位置动态匹配，实现工作面液压支架与刮板输送机跟随采煤机自动化运行。通过分析端头支架与转载机

3.3远程控制技术

我国成功发明了地面远程干预型综采控制系统，包括综采装备控制系统、工作面视频监视系统、井上井下数据通讯系统与地面监控系统。地面监控系统包括远程控制系统、地面语音系统；综采装备控制系统安装于井下综采工作面；综采装备信息及监视视频图像信息通过井下数据通讯系统经由井上井下环网传输到地面监控系统中，地面监控系统据此对井下综采装备进行控制，包括启停控制、运行状态监测、自动化开采、远程干预、故障诊断及报警、历史数据分析等。该系统有效地将井下监控中心功能转移至地面，极大地提高了开采人员的安全性。

3.4井下-井上双向高速通讯技术

操作人员在井上操作系统进行作业的过程中，需要不断地接收井下开采系统传来的信号。如何快速、准确、完整、清晰、实时地进行通信传输，以及时获取井下各类环境指标、设备工况、调度指令及作业参数等，是非常重要的问题。利用双向高速通讯技术，可以实现信息由井上到井下实时传输和反馈。而且，该技术的信息传递速度非常快速，在煤矿无人工作面信息传输中，起到了举足轻重的作用。