煤礦綜采工作面無人化開采技術探析

車勇

摘 要：針對煤礦生產(chǎn)綜采工作面無人化開采研究現(xiàn)狀，在簡單介紹無人化開采定義的基礎上，明確了無人化開采發(fā)展過程中面臨的影響因素，并結合生產(chǎn)要求與現(xiàn)實狀況，提出無人化開采實現(xiàn)方法，為煤礦安全生產(chǎn)的發(fā)展提供參考。

關鍵詞：煤礦綜采工作面無人化開采；影響因素；實現(xiàn)方法

如今，煤礦生產(chǎn)安全形勢越發(fā)嚴峻，在此期間促成了很多煤礦安全生產(chǎn)技術，而同時擁有遏制超產(chǎn)與減少工作面人員數(shù)量兩方面優(yōu)勢的技術當屬綜采工作面無人化開采，并且這也是未來煤礦生產(chǎn)主流方式。

1 綜采工作面無人化開采

我國學者針對綜采工作面無人化給出了兩種定義：其一，工作面無人，在工作面之外的區(qū)域對機電設備進行操作與控制，從而完成各項工序，包括采掘、裝卸、運輸、支護與采空區(qū)的規(guī)范處理等；其二，工作面有人，但不對設備進行操作，僅負責巡檢。

煤礦綜采指的是利用綜合機械進行采煤，依托機械完成采掘與裝卸，并由井下輸送機與液壓支護進行運輸和支護，即實現(xiàn)主要工序的機械化作業(yè)。根據(jù)實際范圍，可將綜采工作面分成狹義與廣義兩種。其中，廣義回采工作面主要包含運輸巷與回風巷，共涉及14余種設備；狹義回采工作面則包含刮板輸送機、端頭支架和液壓支架。

根據(jù)上述分析結果，可將綜采工作面無人化開采定義成：依托于智能化和自動化的方式，當工作面處于正常生產(chǎn)狀態(tài)時，使原來處于危險點的工作人員轉移至安全性較高的地點，并對采場實行無人控制與操作，以此確保工作面內(nèi)不出現(xiàn)任何人員[1]。

2 主要影響因素分析

2.1 環(huán)境因素

在無人化開采中，環(huán)境是最為重要的影響因素。因為工作面頂板條件、底板條件、煤礦壓力、開采高度、俯角仰角與瓦斯都會影響到工作面實際開采。

2.2 設備因素

無人化開采對機械設備提出了更高的要求，設備除了要有良好的穩(wěn)定性與可靠性，還需具備一定自動化水平。以采煤機為例，其應實現(xiàn)以下功能：①在線檢測；②故障診斷；③記憶割煤。另外，無人化開采還應配置可實時掌握設備實際運轉情況的技術。

2.3 技術因素

就目前來看，井下的智能化與自動化技術水平依然很低，與預期的目標還存在很大的差距?；诖耍妙愃朴谌祟惛泄倥c大腦運作方式的具體方法，是開展無人化開采技術研究的捷徑。對于常見的礦業(yè)智能化技術，包括煤巖識別、煤巖分界以及直線度控制等，現(xiàn)階段仍處研究與發(fā)展階段，這也是制約無人化開采實行與發(fā)展的主要因素。

2.4 人的因素

人的因素在某種程度上決定了無人化開采能否順利實行。由于缺乏成功案例，所以很多人都認為無人化開采僅僅是一種設想，無論在技術上還是在成本上，離真正實現(xiàn)無人化都有很長的一段路要走，出于對各項技術要求的畏懼，也很難組織更多技術人員開展專項科研，因此造就了無人化開采長期止步不前的局面。

2.5 管理因素

在應用無人化開采之后，必定會使原本的生產(chǎn)結構與管理模式發(fā)生變化，采煤機司機與支架工都會出現(xiàn)本質上的角色轉變，由現(xiàn)場操作人員變成巡檢人員或遠端控制人員，這無論是對工作人員自身，還是生產(chǎn)管理模式，都提出了嚴峻的考驗。

3 實現(xiàn)思路與方法

（1）由簡單的地質條件逐漸向復雜的地質條件過渡。綜采工作面往往有著極為復雜的地質環(huán)境，這不僅是實現(xiàn)無人化開采難點所在，而且在某種條件下還會形成制約因素。因此，可以事先在地質條件相對簡單的工作面開展無人化開采試點，總結經(jīng)驗，并對技術方案進行調(diào)整，加強對各類先進技術的引入力度。然后再向地質條件較為復雜的工作面平穩(wěn)過渡，從而逐步實現(xiàn)預期的目標。

（2）由遠程遙控至智能化無人開采。對以遠程遙感為核心的工作面無人化開采而言，它將人類感官延伸到綜采工作面，將原本處在危險環(huán)境下的人員轉移到控制中心，繼而在監(jiān)控中心內(nèi)實現(xiàn)對各類設備的操作控制，以此完成無人化開采。遠程遙控對智能化技術與自動化技術的實際要求較低，在部分關鍵設備無法實現(xiàn)自適應的情況下，也能達到預期的目標，但從總體角度講，以遠程遙控為核心的無人化開采缺乏適應能力，一旦地質條件出現(xiàn)變化，或者是系統(tǒng)中有設備發(fā)生故障，就要有人員進場對設備進行干預調(diào)整[2]。

而對以智能化技術為核心的工作面無人化開采而言，它成功研發(fā)并應用了井下信息傳輸技術、煤巖自動識別技術、線形控制技術、安全感知響應技術、設備定位技術、遠程監(jiān)控技術，構建一套一體化工作面智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能為無人化開采提供必要條件，還能在煤礦安全生產(chǎn)中發(fā)揮舉足輕重的作用，保證各項設備都能連續(xù)、高效、穩(wěn)定運行，實現(xiàn)對工作面的無人化開采與智能化管理[3]。伴隨礦業(yè)技術不斷發(fā)展，未來必然會涉及到更復雜的地質情況、機械設備與綜采工作面，而通過對先進技術成果的應用，例如液壓支架與采煤機方面的智能化技術，將為無需人工干預的綜采工作面無人化開采營造良好的外部環(huán)境。

4 總結

（1）綜采工作面無人化開采不僅是減少井下事故人員傷亡數(shù)量的有效舉措，還是有效遏制工作面超產(chǎn)現(xiàn)象發(fā)生的主要技術措施。

（2）無人化開采除了要對工作面各項非技術條件進行分析，還應加強井下監(jiān)控與通信技術發(fā)展，以此為無人化開采提供可靠的技術支撐。

（3）由簡單的地質條件逐漸向復雜的地質條件過渡是無人化開采早期的常用實現(xiàn)方法，它在掌握無人化開采要求等方面意義重大。

（4）以遠程遙感為核心的工作面無人化開采與以智能化技術為核心的工作面無人化開采是現(xiàn)階段綜煤礦綜采工作面無人化開采兩種主要模式，但從本質上講智能化無人開采是遠程遙感無人化開采的延伸，相信在礦業(yè)技術不斷發(fā)展的推動下，智能化無人開采將成為綜采工作面開采主流形式。

參考文獻：

[1]張良，李首濱，黃曾華，王旭鳴.煤礦綜采工作面無人化開采的內(nèi)涵與實現(xiàn)[J].煤炭科學技術，2014（09）：2629，51.

[2]徐光宇.煤礦綜采工作面無人化開采技術探析[J].中國高新技術企業(yè)，2015（36）：143144.

[3]索智文.煤礦綜采工作面無人化開采技術研究[J].工礦自動化，2017（01）：2526.