試論智能化采煤裝備技術(shù)

侯金義

（山西寧武大運(yùn)華盛莊旺煤業(yè)有限公司,山西 寧武 036700）

試論智能化采煤裝備技術(shù)

侯金義

（山西寧武大運(yùn)華盛莊旺煤業(yè)有限公司,山西 寧武 036700）

本文的主要內(nèi)容是闡述國(guó)內(nèi)在智能化采煤裝備技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展概況，針對(duì)我國(guó)采煤行業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行具體分析智能化技術(shù)前景。同時(shí)，針對(duì)目前采煤裝備行業(yè)的無(wú)人化技術(shù)發(fā)展方向，對(duì)我國(guó)采煤行業(yè)的智能化發(fā)展提出了構(gòu)想。具體來(lái)說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)煤礦的智能化開(kāi)采需要掌握六項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)與“三個(gè)感知，三個(gè)自適”技術(shù)構(gòu)架，本文對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的介紹與分析。

智能化;采煤裝備技術(shù);無(wú)人化技術(shù)

1 我國(guó)采煤裝備智能化技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀

從發(fā)展歷史看，我國(guó)煤礦開(kāi)采行業(yè)最初是全人力開(kāi)采，隨著技術(shù)裝備不斷提升，在上個(gè)世紀(jì)80年代逐步實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化開(kāi)采，21世紀(jì)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化開(kāi)采，大大提高了整個(gè)煤礦開(kāi)采行業(yè)的效率以及安全水平，目前，煤礦開(kāi)采行業(yè)的發(fā)展方向是無(wú)人化智能開(kāi)采，但是目前仍處于起步階段，相關(guān)的理論文獻(xiàn)等比較少，能夠?qū)嶋H應(yīng)用于煤礦開(kāi)采的智能技術(shù)裝備更是寥寥無(wú)幾。

1.1 采煤機(jī)智能化技術(shù)

在采煤機(jī)智能化技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)在國(guó)際上一直是緊隨國(guó)際先進(jìn)水平的，甚至在某些領(lǐng)域是處于領(lǐng)先國(guó)際水平的，目前，我國(guó)已經(jīng)完全掌握井下年采千萬(wàn)噸煤炭技術(shù)，可以說(shuō)我國(guó)的采煤機(jī)智能化技術(shù)緊隨時(shí)代潮流，發(fā)展速度十分驚人。2011年，我國(guó)更是掌握了采煤機(jī)智能化的關(guān)鍵性技術(shù)，主要包括：第一，采煤機(jī)截割滾筒記憶功能，可以自行識(shí)別截割路徑；第二，機(jī)載無(wú)線收發(fā)信號(hào)功能，此功能可以實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)程傳遞與操控，可以對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控；第三，參數(shù)的在線感知技術(shù)，可以進(jìn)行設(shè)備參數(shù)例如機(jī)器運(yùn)行參數(shù)以及故障參數(shù)等的自行調(diào)控，如果出現(xiàn)異常情況還可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷及報(bào)警。該項(xiàng)技術(shù)隸屬于我國(guó)“863”重點(diǎn)項(xiàng)目“煤礦井下采掘裝備遠(yuǎn)程遙控關(guān)鍵技術(shù)”。

1.2 液壓支架智能化技術(shù)

一般來(lái)說(shuō)，只有電液控制系統(tǒng)技術(shù)有了新的突破才能進(jìn)一步提升液壓支架智能化技術(shù)，兩者是相互依賴的。目前，國(guó)外主流電液控制系統(tǒng)主要有電液控制系統(tǒng)、電液控制系統(tǒng)以及電液控制系統(tǒng)三種類別，電液控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的基本功能包括：?jiǎn)误w支架或者群組支架的控制協(xié)調(diào)功能，例如自動(dòng)放煤等，系統(tǒng)的自動(dòng)診斷功能，可以及時(shí)進(jìn)行故障排除，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作與控制功能。電液控制系統(tǒng)的以上基本功能，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的電液控制系統(tǒng)已經(jīng)可以全部實(shí)現(xiàn)，但是在功能實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)確性與安全性上還是有提升的空間的。在液壓支架智能化技術(shù)上，存在的最大問(wèn)題是不能將圍巖與支撐架的相互支撐進(jìn)行進(jìn)一步的融合與提升，因?yàn)橐簤褐Ъ懿扇〉氖欠植际浇M織，因此還需要進(jìn)一步提升協(xié)同合作技術(shù)。

1.3 刮板輸送機(jī)智能化技術(shù)

刮板輸送機(jī)智能化技術(shù)的主要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)有：軟啟動(dòng)、刮板鏈自適應(yīng)張緊、自動(dòng)監(jiān)控監(jiān)測(cè)技術(shù)。首先，軟啟動(dòng)的主要實(shí)現(xiàn)是通過(guò)電動(dòng)機(jī)、變頻機(jī)以及減速器進(jìn)行協(xié)同調(diào)節(jié)，還有其他方式，例如電動(dòng)機(jī)、減速器以及閥控充液型液力耦合器的協(xié)調(diào)作用等。優(yōu)點(diǎn)是可以較好的實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)控制，可以保證設(shè)備的正常安全運(yùn)行，但缺點(diǎn)是成本比較高，性價(jià)比低。其次，實(shí)現(xiàn)刮板鏈的張緊自調(diào)控，主要是可以將刮板鏈的狀態(tài)信息進(jìn)行感知和識(shí)別，然后將信息進(jìn)行傳輸?shù)絇LC控制器，控制器對(duì)接收到的信息進(jìn)行進(jìn)一步處理與分析，然后通過(guò)智能化判斷對(duì)刮板鏈進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)的調(diào)控。利用互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將各個(gè)關(guān)鍵部件進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)信息的及時(shí)傳遞，如果出現(xiàn)故障問(wèn)題，可以及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，同時(shí)做到故障自動(dòng)報(bào)警與自動(dòng)處理，進(jìn)一步提高了刮板傳送機(jī)的智能化技術(shù)。

1.4 帶式輸送機(jī)智能化技術(shù)

要實(shí)現(xiàn)大型帶式輸送機(jī)智能化技術(shù)要做到以下幾點(diǎn)：第一傳送機(jī)的軟啟動(dòng)；第二實(shí)現(xiàn)傳送機(jī)的自適應(yīng)張緊控制。目前，我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了雙電動(dòng)機(jī)差動(dòng)軟啟動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是軟啟動(dòng)、軟停車，在較大范圍內(nèi)可進(jìn)行無(wú)極調(diào)速以及過(guò)載自動(dòng)保護(hù)，成功實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)智能化技術(shù)的關(guān)鍵一步，同時(shí)還可以降低成本、延長(zhǎng)壽命，大大提高了輸送機(jī)的工作效率。關(guān)于傳送機(jī)的自適應(yīng)張緊控制，可以通過(guò)液壓絞車自動(dòng)張緊裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)200kN的張緊力，拉緊形成可以達(dá)到150m，可以實(shí)現(xiàn)自主化調(diào)控張緊。

2 智能化采煤裝備關(guān)鍵技術(shù)的突破方向

第一，液壓支架自適應(yīng)控制技術(shù)。液壓支架自適應(yīng)控制技術(shù)的關(guān)鍵在于提升液壓支架的智能化，保證支架在支護(hù)以及移步方面的智能化調(diào)適與穩(wěn)定，因?yàn)殛P(guān)聯(lián)支架控制器需要對(duì)群組液壓支架之間的協(xié)同作用進(jìn)行調(diào)控與指揮，而對(duì)于單個(gè)液壓支架需要由液壓支架的控制器進(jìn)行調(diào)控，也就是說(shuō)整個(gè)液壓支架實(shí)際上是分布式的，分為單體液壓支架與群組液壓支架。該技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況是基本實(shí)現(xiàn)了程序上的自動(dòng)控制，在無(wú)人條件下的自動(dòng)化技術(shù)上還需要進(jìn)一步提升。

第二，動(dòng)力傳遞自適應(yīng)調(diào)控技術(shù)。智能化采煤裝備對(duì)運(yùn)行環(huán)境的要求比較高，需要對(duì)裝備的動(dòng)力傳遞技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使得可以在復(fù)雜的環(huán)境下進(jìn)行智能化感知識(shí)別環(huán)境，根據(jù)識(shí)別結(jié)果對(duì)裝備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行自我調(diào)控，保證智能化采煤裝備可以在保證安全的前提下進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)。其中，關(guān)鍵在于對(duì)惡劣環(huán)境下動(dòng)力傳遞部件逐漸失去運(yùn)行動(dòng)力的機(jī)理進(jìn)行研究，從而進(jìn)行改進(jìn)保證正常工作，做到動(dòng)力傳遞的自適應(yīng)調(diào)控。

3 結(jié)論

目前，我國(guó)要實(shí)現(xiàn)智能化采煤裝備技術(shù)還需要在以下三個(gè)方面進(jìn)行提升：第一，任務(wù)的自主智能化適應(yīng)，第二，裝備的可靠性與安全性，第三，裝備參數(shù)調(diào)控的準(zhǔn)確性與智能性。除此之外，還需要掌握三項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)，即煤層高效截割和安全支護(hù)技術(shù)、裝備安全自適應(yīng)技術(shù)、采煤環(huán)境智能化感知與參數(shù)調(diào)控技術(shù)。要想把礦下的各個(gè)智能裝備進(jìn)行連接還需要建立完整可靠的信息傳輸通道，即感知礦山物聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)此互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)人與裝備、裝備與采礦的相互連接，從而可以使得人利用裝備對(duì)采礦環(huán)境進(jìn)行感知識(shí)別、對(duì)開(kāi)采信息進(jìn)行智能化處理，真正實(shí)現(xiàn)高效率高質(zhì)量的完成礦下開(kāi)采作業(yè)。

[1]吳佳梁,尹力,李勇等.智能化聯(lián)合采煤系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2014(02）.

[2]王虹.綜采工作面智能化關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2014(01).

[3]王金華,黃樂(lè)亭,李首濱等.綜采工作面智能化技術(shù)與裝備的發(fā)展[J].煤炭學(xué)報(bào),2014(08).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.098