煤矿综采工作面智能化开采

煤矿综采工作面智能化开采

魏 亚

开滦能源化工股份有限公司吕家坨矿业分公司 河北 唐山 063000

摘要：科技的进步，促进人们对能源需求的增多。随着当今社会经济和科学技术的发展，煤炭产品的需求量也开始日益提升，这就需要煤矿企业在开采作业方面实现进一步的优化，以此来提升煤炭生产效率与质量，满足当今社会所需。在煤矿开采作业中，将智能化技术应用到工作面中，可有效保障开采效果。本文就煤矿综采工作面智能化开采展开探讨。

关键词：综采工作面；开采技术；智能化

引言

经过了一段时间的调整，目前我国煤炭企业不仅有着良好感知效果的综采成套设备，而且也能够保证各项数据信息得以有效传播，维持过程更具高效性的效果。但是我国当前大多数的地区，在综采过程中面临的煤层条件更差，再加上比较狭小的空间结构，一定程度上阻碍了智能化开采效率，这也是当前阻碍我国煤炭行业稳定发展道路的关键因素。

1 智能化开采阶段划分

智能化开采是自动化开采的高级阶段，通过设备智能学习实现自动化开采，在开采过程中减少了人工的参与，使得开采的效率和安全性都得到了大幅提高。中国的煤矿开采从最初的炮采到半机械化的普采再到现如今完全机械化的综采，正在向着智能化开采发展，但是我国的智能化开采还处在初级阶段。煤矿智能化发展是一个长期的阶段，利用技术特征进行阶段划分可以将煤矿智能化发展划分为四个阶段。（1）智能开采1.0阶段。智能化开采的第一阶段是对工作面情况进行感知，包括开采设备的推进速度、所在位置等数据。在这一阶段初步形成以开采系统自动控制为主，人工干预为辅的模式。（2）智能开采2.0阶段。在第二阶段，智能开采系统需要对开采设备的姿态、围岩部分的信息进行感知，并且需要基于感知到的信息来实现对工作面直线度和关键开采设备姿态的控制，这一阶段仅仅适用于地质环境较好的工作面。（3）智能开采3.0阶段。在第三阶段，需要在前一阶段的基础上增加对于工作面地质围岩和地理信息的感知，要求在这一阶段初步形成工作面的信息透明化，并且需要在透明化的基础上实现截割方向的规划开采，以便于适应地质条件更复杂的工作面。（4）智能开采4.0阶段。该阶段是智能化开采的最后阶段，也是理想目标。这一阶段在工作面信息感知上更加全面，在工作面开采设备的控制上人工干预的更少，最后实现回采工作面中开采装备能够自主调节和控制，完成整个采煤过程以及设备的移动，在整个过程中不需要人工的干预。目前国内只有少部分智能化矿井正在试验智能化开采的第二、第三阶段的部分关键技术，距离智能化开采第四阶段的目标还有很长的距离。

2 煤矿综采工作面智能化开采

2.1采煤机自动化开采工艺

面对采煤机设备，其中人员在安装传感器时，需要设置在牵引部分上，借助数据处理模块的计算功能，对设备上所有数据加以精确性的计算，进而为接下来采煤机设备精确定位提供有力帮助。通过实际调查发现，在之前我国大多数地区煤矿企业日常生产过程中，经常会出现不彻底的回刀扫煤或者是推遛等的问题，极大的阻碍了正常采煤效率的同时，也不利于煤矿企业经济效益的提升。面对该种现状下，地区煤矿企业可以按照自身生产现状下，研发出先进的采煤工艺记忆截割程序，鉴于设备工作面运行当中，能够自行记忆截割运行。

2.2基于姿态数据的液压支架控制技术

液压支架是综采工作面的关键设备，但为了适应工作面围岩的变化，液压支架的顶梁也会出现相应的俯、仰状态，因此液压支架的姿态数据在防倾倒、防碰撞等业务中显得十分重要。通过在液压支架的底座、连杆、顶梁和护帮位置安装姿态传感器收集液压支架的姿态信息传递给姿态控制器，可以保证工作面液压支架的正常姿态，实现支架对于顶板的有效支撑、避免支架顶梁错茬咬架。通过对液压支架姿态的监控可以对其动作进行检测和控制，保证液压支架与围岩特性相匹配。

2.3以姿态数据为基础的采煤机记忆截割

记忆切割主要分为以下几段：记忆学习。记忆学习是采煤机在运行过程中，对采煤机在割煤作业开展中的内容进行分析、掌握采煤作业参数，对工艺段内容进行保存。记忆割煤。记忆割煤指的就是依据记忆数据进行自动割煤，完成煤矿开采作业。记忆中断。记忆中断指的是在进行记忆截割时遇到了异常问题，此时，要暂时中断记忆截割，然后通过手动方式开展割煤作业。记忆修改。记忆截割期间，采煤工作面会随着时间发生变化，因此，要从实际情况出发，对采煤机滚筒的牵引速度或高度进行适当调整，完成调整后，要精准记录各项数据，然后将原记忆数据进行覆盖的一个过程。

2.4远程控制技术

当前行业人士研究了一种远程控制技术，主要就是能够整合地面远程干预综采体系下，灵活的运用综采设备控制系统、工作面视频监控系统以及井上下数据通讯系统等多方面的性能。站在地面监控系统下进行分析，常见的有计算机、远程控制系统、地面语音系统等多个部分，其中针对综采设备信息或者是其他数据来讲，能够很好的作用到井下部分的数据通讯系统当中，整合井下与井上两个结构的环网，将获取到的数据信息传输到地面监控系统当中，因为从地面监控系统下出发，能够围绕综采设备信息及其监视到的画面内容，灵活的控制好井下的综采设备，不仅能够智能化启动与开关，而且也能够实现对整个设备运行过程中精细化的监督与管理，如果在设备运行过程中出现故障问题，此时也能够第一时间的报警，提醒内部工作人员能够及时的进行处理与诊断，最为关键的是，过程中所有环节留下的数据信息，能够及时的做好存储工作，不容易丢失的同时，给后期人员日常工作的良好进行提供有力数据支撑。远程自动化控制系统也能够实时将监督的画面传输到地面监控中心，营造良好的生产氛围，可将井下监控中心的设备从煤安设备变为地面工业设备。除此之外，目前大多数地区的煤矿企业，鉴于该系统之上又研究了新型随动监控系统，对跟机位置以及型号等进行全程的监督，站在数码管上实时呈现数据，给工作人员监管工作提供帮助。

2.5位置监测技术

在通过智能化综采工作面进行煤矿综采的过程中，需要对采煤机具体的位置实时进行确定与调整。目前，惯性导航技术是位置监测中的一项最常用的技术形式，通过该技术的应用，可以借助于加速度计算来实现采煤机位置监测，并为其提供导航。但是如果仅仅应用这一种技术，随着应用时间的延长，监测误差也会增大。基于此，在该技术的具体应用中，也需要结合一些其他的位置监测技术来使用，比如闭合路径算法的应用便可有效降低其误差，实现采煤机位置的准确监测。特别是在工作面比较大的情况下，这两种技术的结合使用不仅可进一步提升位置监测精度，同时也可以有效降低人工开采程度，让智能化技术在煤矿综采中得以充分利用。

结语

煤矿智能化开采是一项综合性很强的技术，一方面可以包括煤矿自身技术外，另一方面还包含了的跨专业和外学科等多个方面的知识，是一项综合性前沿的技术，这是未来我国煤炭行业在一段时间发展过程中主要发展方向，采用煤矿智能化开采技术可以更好的完成煤矿开采作业。

参考文献

[1]于健浩,祝凌甫,徐刚.煤矿智能综采工作面安全高效开采适应性评价[J].煤炭科学技术,2019,47(03):60-65.

[2]张海军.薄煤层综采工作面智能自动化优化开采应用实践[J].水力采煤与管道运输,2019(04):54-56.

[3]罗开成,常亚军,高有进.综采工作面智能开采关键技术实践[J].煤炭科学技术,2020,48(07):73-79.

[4]苏小红.大采高综采智能化工作面开采关键技术分析[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(13):207-208.