綜掘工作面智能化開采技術(shù)研究

(陜西陜煤陜北礦業(yè)公司檸條塔礦，陜西 榆林 719300)

0 引言

煤礦在開采過程中，綜掘工作面是煤礦開采的“開拓者”，其工作環(huán)境相對(duì)惡劣，危險(xiǎn)系數(shù)相對(duì)較高，全面提升其智能化開采技術(shù)水平，對(duì)于降低綜掘工作勞動(dòng)強(qiáng)度，提升綜掘工作實(shí)效有著非常明顯的作用。因此，對(duì)綜掘工作面智能化開采技術(shù)進(jìn)行研究非常關(guān)鍵。

1 綜掘工作面智能化開采技術(shù)要點(diǎn)

1.1 綜掘工作面智能化開采工序設(shè)定

智能工作面智能化開采技術(shù)主要以煤壁作為輸入對(duì)象，輸出對(duì)象主要是開掘的煤炭和成型的巷道。在具體工作中，通過視頻控制、生產(chǎn)控制及探測(cè)控制等方式對(duì)綜掘工作面各個(gè)模塊進(jìn)行控制。整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)工作職能相互協(xié)同，共同完成智能化開采。綜采工作面，整體的信息來源相對(duì)于傳統(tǒng)工作面更為復(fù)雜，可控性與不可控性信號(hào)、可測(cè)量性與不可測(cè)量性信號(hào)相互交叉。在進(jìn)行工作面探測(cè)時(shí)，首先對(duì)巖層移動(dòng)情況進(jìn)行探測(cè)，然后對(duì)地質(zhì)進(jìn)行勘測(cè)，第三對(duì)水源進(jìn)行探測(cè)，最后根據(jù)探測(cè)情況，開展瓦斯抽采等。具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要包含有運(yùn)輸、支護(hù)及隔煤。在智能化開采技術(shù)中，視頻工具主要包含有對(duì)排水、通風(fēng)及供電情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)等。

1.2 綜掘工作面智能化開采控制系統(tǒng)

從當(dāng)前綜掘工作面智能化開采技術(shù)在綜掘工作面使用情況來看，整個(gè)控制系統(tǒng)主要包含有3個(gè)方面的內(nèi)容，具體為：視頻監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)控制系統(tǒng)及圍巖探測(cè)系統(tǒng)，其中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)綜掘工作面視頻監(jiān)控的智能化，主要監(jiān)測(cè)的內(nèi)容是巷道變形情況、瓦斯抽采情況、通風(fēng)除塵情況。生產(chǎn)控制系統(tǒng)主要包含三個(gè)方面，分別為運(yùn)輸系統(tǒng)、錨桿系統(tǒng)及掘進(jìn)機(jī)系統(tǒng)。圍巖探測(cè)系統(tǒng)主要是對(duì)圍巖變形情況進(jìn)行探測(cè)。

1.3 綜掘工作面智能化開采關(guān)鍵技術(shù)

1)綜掘工作面巷道變形智能化控制技術(shù)。隨著煤礦開采強(qiáng)度的不斷提升，對(duì)于綜掘工作面生產(chǎn)的自動(dòng)化水平要求持續(xù)增加，特別是各種類型重型設(shè)備的應(yīng)用，再加上瓦斯涌出量的不斷增加，對(duì)于綜掘巷道斷面的要求在持續(xù)增加。當(dāng)前很多煤礦已經(jīng)進(jìn)入到深部開采的階段，綜掘工作面支護(hù)等方面相對(duì)于傳統(tǒng)的巷道支護(hù)出現(xiàn)了較大的變化，若巷道開挖之后，不能在第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)有效支護(hù)，巷道塑性變形區(qū)與圍巖破碎區(qū)會(huì)出現(xiàn)急劇增加的情況，在整個(gè)變形的過程中，若能夠及時(shí)給予高強(qiáng)度的錨網(wǎng)索支護(hù)，能夠?qū)崿F(xiàn)巷道變形的有效控制。但從綜掘工作面智能化控制技術(shù)來看，其具備有智能控制和智能感知的功能，在進(jìn)行開掘之前，需結(jié)合煤礦實(shí)際地質(zhì)條件及綜掘工作面開掘需求，研究出符合綜掘工作面實(shí)際需要的智能化控制，確保達(dá)到智能控制需求，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)圍巖變形并智能控制圍巖變形。

2)綜掘面掘進(jìn)機(jī)智能化技術(shù)。在綜掘工作面開采的過程中，掘進(jìn)機(jī)是其中關(guān)鍵的設(shè)備，從當(dāng)前掘進(jìn)機(jī)智能化技術(shù)來看，其中關(guān)鍵技術(shù)為：斷面智能成型控制技術(shù)、煤巖智能識(shí)別技術(shù)及掘進(jìn)機(jī)姿態(tài)定位技術(shù)，其中在定位技術(shù)當(dāng)中，當(dāng)前已經(jīng)取得較好應(yīng)用效果的是機(jī)器視覺測(cè)量定位技術(shù)、激光制導(dǎo)技術(shù)及慣性導(dǎo)航技術(shù)，能夠?qū)⒕蜻M(jìn)過程中巷道開掘過程中巷道和掘進(jìn)機(jī)之間的耦合關(guān)系展現(xiàn)出來，在巷道掘進(jìn)過程中形成自主導(dǎo)航體系，是當(dāng)前總掘面開掘關(guān)鍵技術(shù)。

3)綜掘面錨桿支護(hù)智能化技術(shù)。從當(dāng)前綜掘面支護(hù)情況來看，錨桿支護(hù)仍舊是綜掘面常見的支護(hù)技術(shù)，從該技術(shù)智能工作情況來看，其中關(guān)鍵的技術(shù)為：安裝智能化、鐵絲網(wǎng)鋪設(shè)智能化及鉆孔智能化?，F(xiàn)階段，安裝智能化水平與鉆孔智能化水平相對(duì)于先前已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，特別是在使用了掘錨一體機(jī)之后，整體的支護(hù)效果更好，但是鋪設(shè)網(wǎng)整體的智能化水平相對(duì)于實(shí)際需求仍舊有著較大的提升空間，并沒有形成一整套完整的智能化鋪網(wǎng)方案，從當(dāng)前支護(hù)智能化技術(shù)開展情況來看，可以在錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)過程中，進(jìn)行更為深層次的優(yōu)化，提升鋪網(wǎng)的智能化水平。

4)綜掘面運(yùn)輸系統(tǒng)智能化技術(shù)。隨著綜掘面規(guī)模的不斷擴(kuò)大，運(yùn)輸系統(tǒng)智能化已經(jīng)成為整個(gè)綜掘智能化的關(guān)鍵。從當(dāng)前運(yùn)輸系統(tǒng)智能化開展情況來看，其主要在于補(bǔ)給運(yùn)輸、材料運(yùn)輸及原煤運(yùn)輸，從具體工作來看，受到綜掘面空間影響較大的是補(bǔ)給智能化及材料運(yùn)輸智能化，從未來發(fā)展情況來分析，人工裝卸材料可由智能裝備或者機(jī)器人進(jìn)行裝卸，全面實(shí)現(xiàn)綜掘面運(yùn)輸智能化發(fā)展。

5)視頻監(jiān)控智能化技術(shù)。視頻監(jiān)控是綜掘面智能化發(fā)展的關(guān)鍵。綜掘面相對(duì)于煤礦井下其他工作面的特點(diǎn)就是其視頻晃動(dòng)非常明顯，粉塵量也非常大，影響到遠(yuǎn)程視頻的效果，所以，構(gòu)建出綜掘工作面成像輪廓與掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)速、電流、機(jī)頭溫度等工況參數(shù)的非線性規(guī)律關(guān)系，探索基于熱成像技術(shù)的綜掘工作面高清成像研究，是更好提升綜掘面視頻監(jiān)控智能化水平的關(guān)鍵。

2 提升綜掘工作面智能化開采技術(shù)應(yīng)用水平的相關(guān)措施

2.1 對(duì)綜掘工作面智能化技術(shù)相關(guān)制度進(jìn)行完善

隨著各種技術(shù)裝備的不斷更新?lián)Q代，相關(guān)的管理制度需要及時(shí)進(jìn)行配套，因此，為了在綜掘工作面發(fā)展中更好將智能化技術(shù)的效能發(fā)揮出來，對(duì)相關(guān)制度進(jìn)行完善是非常重要的。在具體實(shí)施過程中，需結(jié)合煤礦綜掘面實(shí)際工作開展情況，將智能化綜掘技術(shù)和傳統(tǒng)綜掘制度進(jìn)行相互融合研究，在這個(gè)過程中，必要情況下借助高等院校或者科研院所在這個(gè)方面的技術(shù)和人才優(yōu)勢(shì)，確保制定的各項(xiàng)政策措施的科學(xué)性水平。同時(shí)，在各項(xiàng)政策措施具體實(shí)行的過程中，應(yīng)當(dāng)設(shè)定出相對(duì)較高的安全系數(shù)，為智能化技術(shù)的應(yīng)用提供出更為可靠的應(yīng)用環(huán)境。

2.2 全面強(qiáng)化綜掘工作面智能化技術(shù)操控人員的技術(shù)水平

針對(duì)當(dāng)前綜掘工作面智能化水平的不斷提升，對(duì)于綜掘工作面實(shí)際技術(shù)人員操作技術(shù)水平提出了更高的要求，因此，只有技術(shù)人員操控水平與實(shí)際裝備水平相匹配，才能確保智能化技術(shù)實(shí)際使用效果及使用的安全性，因此，需全面提升智能化操控人員綜合素質(zhì)水平。在具體實(shí)施的過程中，應(yīng)當(dāng)從培訓(xùn)環(huán)節(jié)入手。培訓(xùn)過程中應(yīng)當(dāng)注意理論培訓(xùn)與實(shí)踐培訓(xùn)相結(jié)合。在培訓(xùn)之前注重參加培訓(xùn)人員的整體素質(zhì)，盡量選擇學(xué)歷較高、工作經(jīng)驗(yàn)相對(duì)豐富的年輕人員，確保相關(guān)先進(jìn)技術(shù)能夠及時(shí)有效地被消化吸收。此外，整個(gè)過程中應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加大實(shí)踐培訓(xùn)所占的比重，拓展實(shí)踐培訓(xùn)涉及面，更好提升培訓(xùn)實(shí)效，讓更多人員以更為積極主動(dòng)的態(tài)度參與到培訓(xùn)當(dāng)中。

2.3 強(qiáng)化對(duì)綜掘工作面智能化技術(shù)應(yīng)用效果的考核

針對(duì)當(dāng)前綜掘工作面智能化技術(shù)不斷發(fā)展的實(shí)際，全面強(qiáng)化智能化技術(shù)應(yīng)用情況的考核，對(duì)于更好推廣各項(xiàng)智能化技術(shù)發(fā)揮智能化技術(shù)在綜掘工作面實(shí)際效果非常關(guān)鍵。在具體實(shí)施的過程中，應(yīng)在具體應(yīng)用技術(shù)制度的基礎(chǔ)上，制定出相關(guān)的獎(jiǎng)懲制度，對(duì)于應(yīng)用效果較好的旗幟鮮明進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)于應(yīng)用效果較差的進(jìn)行針對(duì)性懲罰，為智能化技術(shù)在煤礦綜掘工作面的應(yīng)用提供出更好的空間。

3 結(jié)語

將智能化開采技術(shù)應(yīng)用到綜掘工作面生產(chǎn)過程中非常重要，整體的應(yīng)用復(fù)雜性也相對(duì)較高，因此，需要煤礦企業(yè)全面認(rèn)識(shí)到綜掘工作面開采技術(shù)特點(diǎn)，為智能化技術(shù)的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)，更好提升綜掘工作面智能化開采水平，滿足煤礦現(xiàn)代化發(fā)展的實(shí)際需要。