地下采煤法的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

楊吉群

摘 要：本文首先闡述了地下采煤法和裝備發(fā)展中的應(yīng)用現(xiàn)狀，接著分析了地下采煤法與裝備的進(jìn)展， 最后對(duì)地下采煤法及裝備的未來發(fā)展方向進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：地下采煤法;現(xiàn)狀;發(fā)展

0 引言

地下采煤法開采裝備系統(tǒng)龐大，生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，作業(yè)環(huán)境相對(duì)惡劣，智能化技術(shù)的應(yīng)用可以有效改善當(dāng)前綜采工作面作業(yè)過程中的一系列問題，實(shí)現(xiàn)綜采工作面無人化生產(chǎn)，保證生產(chǎn)作業(yè)的安全性。因此，研究地下采煤法的智能化技術(shù)及裝備發(fā)展趨勢，對(duì)于煤礦開采與應(yīng)用工作具有至關(guān)重要的意義。

1 地下采煤法和裝備發(fā)展中的應(yīng)用現(xiàn)狀

地下采煤法的智能化關(guān)鍵技術(shù)是工作面自動(dòng)取值技術(shù)，該技術(shù)可以保證在采煤推進(jìn)的過程中，工作面能夠始終與巷道方向保持正交，避免出現(xiàn)刮板輸送機(jī)受力不均勻，內(nèi)部應(yīng)力過大的問題。智能化技術(shù)在工作面推進(jìn)過程中可以利用地理信息系統(tǒng)對(duì)采煤機(jī)的實(shí)時(shí)位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行分析，有效調(diào)控采煤設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡，避免采煤機(jī)出現(xiàn)偏離的情況。同時(shí)，地理信息系統(tǒng)還可以為采煤機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航，采煤機(jī)自動(dòng)沿著導(dǎo)航的軌跡進(jìn)行運(yùn)作，不需要人力支持，極大地解放了人力。此外，利用智能化技術(shù)中的截隔模型進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，能夠有效實(shí)現(xiàn)“三機(jī)”聯(lián)動(dòng)控制，保證采煤作業(yè)控制效果。

2 地下采煤法與裝備的進(jìn)展

2.1 智能采煤設(shè)備

智能采煤設(shè)備可以根據(jù)實(shí)際采煤需求合理切換工作模式，通過傳感器收集采煤機(jī)及相應(yīng)支架的位置關(guān)系和工作狀況，從而預(yù)測采煤機(jī)的運(yùn)行軌跡，更好地實(shí)現(xiàn)采煤設(shè)備與其他輔助機(jī)械的自動(dòng)化作業(yè)。智能采煤設(shè)備中的監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時(shí)有效的反饋采煤機(jī)的具體工作信息，包括采煤機(jī)的作業(yè)狀態(tài)以及采煤機(jī)的位置。中心控制平臺(tái)根據(jù)實(shí)際工作需要給予采煤機(jī)滾筒升降的命令，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的遠(yuǎn)程控制，提高煤礦開采的安全性。

2.2 智能液壓支架

智能液壓機(jī)架解決了綜采液壓支架電液控制系統(tǒng)的問題，使電液控制系統(tǒng)能夠真正融入到液壓支架結(jié)構(gòu)中，將設(shè)備控制器、傳感器以及支架機(jī)械結(jié)構(gòu)有機(jī)地結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，提高支架的自動(dòng)化程度。將液壓支架遠(yuǎn)程操控臺(tái)設(shè)置到監(jiān)控中心系統(tǒng)中，利用遠(yuǎn)程控制臺(tái)對(duì)液壓支架的行為進(jìn)行控制，提高采煤機(jī)的自動(dòng)化水平，使液壓支架可以跟隨采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操控，減少了人力的干預(yù)。而且，通過智能平臺(tái)控制液壓支架的升降，可以滿足工作面三平兩直的要求，實(shí)現(xiàn)工作面支架的自動(dòng)找直，保證支架的工作效果。

2.3 視頻監(jiān)控技術(shù)

利用視頻監(jiān)控技術(shù)，綜采工作面可以創(chuàng)造出三維的采煤環(huán)境，有效模擬工藝設(shè)備和采礦作業(yè)過程，操作人員可以通過該項(xiàng)技術(shù)直觀的獲得設(shè)備作業(yè)信息，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，解決了以往工作面施工過程中的時(shí)間和空間的限制，可以在任意時(shí)刻進(jìn)入系統(tǒng)模擬的任何區(qū)域。視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠識(shí)別物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、物體種類、相關(guān)設(shè)備信息，還可以模擬設(shè)備運(yùn)行規(guī)律，確定空間狀態(tài)，構(gòu)建起一個(gè)與現(xiàn)實(shí)環(huán)境極為相似的虛擬空間，這樣可以為后續(xù)采煤作業(yè)施工提供更加系統(tǒng)全面的數(shù)據(jù)，包括設(shè)備動(dòng)態(tài)顯示生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行狀況以及設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等，從而能夠達(dá)到生產(chǎn)流程優(yōu)化的目的。

3 地下采煤法及裝備的未來發(fā)展方向

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是光電子技術(shù)的發(fā)展，綜采工作面智能化水平也得到了進(jìn)一步的提升，未來整個(gè)煤礦綜采工作自動(dòng)化水平會(huì)呈現(xiàn)高度發(fā)展的態(tài)勢。首先，在放煤工作中，采取相關(guān)識(shí)別控制算法得到放煤模型，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的放煤，減輕工作人員的壓力。其次，可以通過無線電波和紅外線等技術(shù)，不斷開發(fā)新型高分辨率的傳感器，使煤巖界面識(shí)別更加精準(zhǔn)，有利于滾筒自動(dòng)調(diào)高控制功能的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)煤礦實(shí)際開采的需要開發(fā)組合式調(diào)高技術(shù)，將雷達(dá)探測技術(shù)應(yīng)用于調(diào)高系統(tǒng)當(dāng)中，可以更好地實(shí)現(xiàn)工作面高度的自我調(diào)整和自動(dòng)檢測。

綜采工作面和巷道分布著大量的設(shè)備，比如液壓支架，而且工作面和巷道本身都是狹長型的，導(dǎo)致測量定位技術(shù)存在一定的困難，影響工作面設(shè)備可視化測量進(jìn)展，在進(jìn)行煤礦開采過程中，應(yīng)考慮到采煤機(jī)截割導(dǎo)致的煤塵對(duì)實(shí)際測量結(jié)果的干擾，無法采取常規(guī)的激光定位技術(shù)，需要結(jié)合設(shè)備本身情況合理調(diào)整設(shè)備的定位精度，打破常規(guī)的單純檢測工作面直線的傳統(tǒng)思維，使用多種機(jī)械設(shè)備組合的手段，提高檢測效率和檢測質(zhì)量，控制好相鄰液壓支架與相鄰刮板輸送機(jī)之間的相對(duì)位置，使工作面在推進(jìn)過程中不斷趨于直線，實(shí)現(xiàn)工作面調(diào)直的目標(biāo)。

工作面的液壓支架在智能技術(shù)的控制下，可以有效連續(xù)執(zhí)行單項(xiàng)操作功能或自動(dòng)化功能，但從實(shí)際應(yīng)用情況來看，由于頂?shù)装逅幍墓ぷ鳝h(huán)境比較復(fù)雜，導(dǎo)致支架效果并不理想，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。因此，要不斷加強(qiáng)設(shè)備的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)設(shè)備操作過程中及時(shí)的調(diào)整和修正，避免采煤機(jī)的切割效果以及刮板輸送機(jī)的使用效率受到影響，在無人干預(yù)的情況下，實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)和液壓支架的自動(dòng)調(diào)值，確保刮板輸送機(jī)和液壓支架能夠排列整齊，實(shí)現(xiàn)工作面的連續(xù)推進(jìn)。

目前，我國地下采煤法應(yīng)用過程中普遍存在綜采工作面上竄下滑問題，工作面不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)找直問題，自動(dòng)化水平低下以及缺乏統(tǒng)一的通信平臺(tái)等問題。因此，要想真正實(shí)現(xiàn)煤炭綜采工作面的智能化控制，還需要突破關(guān)鍵技術(shù)，加強(qiáng)高新技術(shù)的研究與開發(fā)。在未來，多傳感器的融合技術(shù)會(huì)被廣泛應(yīng)用，軟件開采系統(tǒng)也會(huì)更加完善，系統(tǒng)之間信息共享也會(huì)更加穩(wěn)定，從而能夠更有利于設(shè)備的控制與傳輸，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的綜采，保證煤礦的開采效率和經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，地下采煤法智能化水平不斷提升，極大地提高了煤礦開采效率，保證煤礦開采的安全性和可靠性。本文主要針對(duì)地下采煤法智能化技術(shù)及裝備發(fā)展的現(xiàn)狀進(jìn)行研究，指出未來地下采煤法智能化技術(shù)和裝備的發(fā)展方向，希望能夠進(jìn)一步深化信息技術(shù)在煤礦開采過程中的運(yùn)用，全面提升煤礦生產(chǎn)水平，保證煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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