浅谈煤矿综采工作面智能化开采技术

浅谈煤矿综采工作面智能化开采技术

摘要：煤矿产业可以说是我国最高危的几大行业之一，工人们为了开采煤矿，

往往身体健康和生命安全都无法得到保障，煤矿综采工作又尤为复杂，为了保护

工人的安全，同时也提高工作效率，积极应对这种高危工作场所和工作环境，不

断研究煤矿综采工作面智能化开采技术，采用先进技术对煤炭产业进行智能化开

采显得尤为重要。虽然现在煤矿综采工作面智能化开采技术还不够成熟，仍有很

多关键问题需要解决，但不可否定的是煤矿综采工作面智能化开采技术的必要性

和其开阔的发展前景。

关键词：煤矿；综采工作面；智能化开采技术；发展方向；无人化技术

一、前言

随着科技的发展和互联网技术的不断进步，我国的传统工业不断结合先进技

术进行改进，我国的工业产业等发展方向也相应进行了变革，同时，未来的工业

也会与科技和互联网的相关技术结合的越来越紧密，互联网与传统行业的相互融

合已是大势所趋，为了迎合时代的发展和科技的进步，进一步符合社会发展需求，企业的转型刻不容缓。煤炭开采产业在传统上往往需要大量的人力资源，在黑暗

恶劣的环境下长期工作，且昼夜不分，还随时面临塌方等危险对人身安全及生命

安全带来的危害，工人们在恶劣的环境下，往往饮食等不利于身体健康，确实为

高危行业，同时，依靠人力的开采，其工作效率已经严重落后与当代社会的发展

需求。为了保护工人的生命安全和身体健康，也为了在恶劣的环境下，快速科学

的进行煤炭开采工作，让技术人员将智能化逐渐融入煤炭综采工作面中，甚至实

现无人开采的目标，促进煤炭综采工作的开展，推动煤炭综采工作面智能化开采

技术的创新和发展。

二、煤矿综采工作面智能化技术的影响因素

（一）环境因素

煤矿综采工作面在开采过程中受环境的影响很大，采矿工人在工作当中会面

临由井下的顶底板、才高、瓦斯、煤层倾角问题等问题的存在导致的塌方、爆炸，之前新闻中也频频报道，可见种种问题的高发性和危险性，采用智能化技术尤其

是无人的智能化技术进行煤矿综采工作并积极落实应用就显得尤为重要。

（二）设备因素

想要实现煤矿综采工作面智能化技术，减少人力在该工作中的数量和作用，

对机器设备的要求很高。首先设备要具有很高的可靠性和稳定性，设备的稳定可

靠才能使智能化技术长期的投入到煤矿综采工作中。同时，机器要有实时在线监

测和出现故障进行自我检测的能力，监测人员可以实时了解机器的运作状况，一

旦出现故障，机器可以自行检测出来并停止运作，防止由机器故障运作导致的危

险和损失。另外，液压支架的电液控制系统应该具有围岩自应力和全工作面可以

自动跟机的功能，设备的运行状况和工作情况等的反馈就需要设备的通信、监控

的实时性和清晰程度等方面都有更高的要求。

（三）技术因素

目前，我国大部分地区，仍采用人工的手段进行煤矿综采工作，现有的从事

煤矿综采工作的设备和技术的智能化程度还很低，甚至其工作效率还远不如人工

操作，更多的地区愿意选择人工的方式进行煤矿综采工作。如何用机器代替人的

感官、人的大脑，让机器可以自我判断和模仿人类，这些智能化技术还尚在研究，与实际上的人工开采仍有很大差距，只有彻底的解决技术问题才能让煤矿综采工

作面智能化实现。

（四）管理因素

如果要实现煤矿综采技术工作面智能化，现有的也就是传统的管理模式必将

不再适应智能化发展，传统的支架工和采煤机司机在只能靠实现后必须转换工作，现场的技术人员也将进行远程操控，原本实施煤矿综采工作的工人也会与原有的

有所不同，所以管理体系和管理方式也应改变。

三、煤炭综采工作面智能化开采的实现思路

（一）简单地质条件转变为复杂地质条件

煤矿井下的工作环境一般都很复杂，井下的顶底板、采高、瓦斯、煤层倾角

问题都各不相同，要想实现煤矿综采工作面智能化，要先从简单的地质条件入手，连简单的地质条件的智能化都无法实现，复杂地质条件的各种综合问题无疑是必

然解决不了的，只有在简单的地质条件下先使用，然后在实际情况当中，不断地

调整和改进现金的技术，才能使煤矿综采工作面智能化开采技术不断成熟，最后

应用到复杂的地形当中。

（二）远程遥控型无人化开采到智能型无人化开采

现在我国的开采状况，普遍是由工人在矿井进行人工开采，要想实现智能化

的无人开采，就要先从远程遥控型无人化开采开始，先将现场的技术人员撤离，

用远程遥控的方式，是机器可以模拟人的感官，比如视觉、听觉、触觉等，让现

场没有工作人员在这种危险、恶劣的环境下进行工作，将人员调到地上远程操控

并监督工作的实施，达到无人化开采，同时也使员工能够远程对机器的运作、故障、开采情况等有系统的把握，在需要的时候，可以及时地由人工进行调整。

远程遥控型无人化开采知识煤矿综采工作面智能化开采技术的第一步，我们要实

现的是真正的智能化无人化开采，是在恶劣环境下，应用煤岩识别、信息传输、

视频监控、工作面直线控制等关键技术进行开采，是一整套集结检测、控制和视频、音频为一体的综合性技术，可以确保综采设备的连续开采、协调和高效安全

运行。现有的一些监控设施和导航系统，可以实现对煤矿综采工作的实时监控，

并可以采用记忆切割功能和预想切割技术，准确的对煤矿进行切割。采煤的位置

和方向、动作可以利用高精度的陀螺仪来准确检测。控制中心将刮板运输机采集

到的的信息进行收集整理，并进行合理调度，将数据传输到液压支架电液控制系统，从而实现煤矿综采工作面的直线度调直，种种方式的结合，可以在最大程度

上减少人工的工作程度和参与度，让顺槽集控中心远程控制煤矿综采设备，实现

对煤矿综采工作面的设备、人员的无盲区监视，和对工作的无人化智能化操作，

保证工人安全，提高工作效率。

以综采工作面为例说明：在设备列车集控中心建立综采工作面集中控制系统，下

设分为7个子系统，分别为：工作面视频系统、智能电液控系统、智能泵站控制

系统、三机控制系统、采煤机控制通讯系统、工作面人员识别系统、设备故障诊断。各系统之间通过TCP/IP和RS485通讯协议和综采工作面集中控制系统建立通讯。8个子系统需要具备的功能为，工作面视频系统（实现根据视频切换、视频

识别、自动清洗）；智能电液控系统（实现邻架、隔架、成组、计算机遥控功能、实现单台支架的“降、移、升自动控制、根据采煤机位置和方向跟随采煤机实现自动推溜、自动移架、自动辅助采煤机喷雾、支架初撑力自动连续补偿功能、实现

对护帮板运行姿态控制和更精确的姿态测量）；智能泵站控制系统（泵站乳化液

配比通过交换机接入到自动化平台上，实现乳化液泵站，清水泵，液箱以及配比

箱的自动化配置的实时状态显示；实现乳化液泵，清水泵的启停控制，远程控制;