煤礦綜采工作面智能化開采

袁文杰

摘 要：目前，中國(guó)大多數(shù)礦井已實(shí)現(xiàn)了綜合機(jī)械化開采，并在逐步向信息化開采轉(zhuǎn)變。近幾年來，人工智能技術(shù)發(fā)展，煤礦開采也正逐步朝著智能化開采的方向發(fā)展。智能化開采是自動(dòng)化開采的高級(jí)階段，依賴于煤礦信息化的發(fā)展。因此，非常有必要發(fā)展綜采工作面的智能化開采技術(shù)。目前，智能化開采技術(shù)還處于起步階段，很多人還不了解智能化開采技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，多帶有一些抵觸情緒。

關(guān)鍵詞：煤礦開采;綜采工作面;智能化;關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD823 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

在現(xiàn)階段的社會(huì)中，煤炭的生產(chǎn)和利用過程，都會(huì)在一定程度上對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成非常嚴(yán)重的影響和污染。緊跟著社會(huì)的不斷發(fā)展以及國(guó)民生活品質(zhì)的持續(xù)提升，有關(guān)企業(yè)和相關(guān)部門要想在未來的發(fā)展和進(jìn)步過程中快速全面的去除煤炭開采工作所帶來的危害性和污染性，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，就要及時(shí)把綠色發(fā)展的目標(biāo)作為煤炭行業(yè)未來發(fā)展的關(guān)鍵工作內(nèi)容。

1.煤礦智能化開采技術(shù)的概念和作用

煤礦智能化開采，就是利用智能平臺(tái)將人工智能技術(shù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)通過互聯(lián)網(wǎng)緊密聯(lián)系起來，充分發(fā)揮新型科學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦開采工作進(jìn)行指揮、調(diào)配和監(jiān)控，同時(shí)致力于通過自動(dòng)化安全生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用，減少開采環(huán)節(jié)，降低人工成本，實(shí)現(xiàn)煤礦可持續(xù)發(fā)展。智能化開采技術(shù)應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)中，具有重要意義及作用。一方面，智能化開采技術(shù)有效減少用工數(shù)量，做到少人甚至趨向無人采煤，使工人可以在監(jiān)控中心或者地面控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作，使危險(xiǎn)性大幅度降低，安全系數(shù)大大提高，煤礦開采的安全效益大幅度提高;另一方面，通過將智能化操作平臺(tái)和開采技術(shù)引入煤業(yè)的生產(chǎn)和開采中，使工人脫離了危險(xiǎn)的開采現(xiàn)場(chǎng)，從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來，在更加安全的環(huán)境中工作，幸福指數(shù)得到有效提升。

2.智能化開采的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的綜采技術(shù)相比，智能化開采的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在兩方面。a）煤礦開采效率提高。智能化開采要實(shí)現(xiàn)煤礦開采的無人化，所有流程都要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。這有助于減少人對(duì)煤礦生產(chǎn)的干預(yù)，極大地提高了煤礦開采效率。傳統(tǒng)綜采技術(shù)的一些工藝流程都還是由人來操作，而人是有生理極限的，很難持續(xù)進(jìn)行高強(qiáng)度開采作業(yè)，這使得煤礦開采效率難以得到進(jìn)一步提升。b）煤礦開采更加安全。由于在開采過程實(shí)現(xiàn)了無人化和自動(dòng)化，使得井下所需工人數(shù)量更少，這極大地保障了工人的生命安全。智能化開采時(shí)，設(shè)備多采用自動(dòng)化控制或遠(yuǎn)程控制，對(duì)煤礦事故的識(shí)別更加靈敏。

3.煤礦綜采工作面智能化開采的關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 視頻監(jiān)控技術(shù)

在有關(guān)企業(yè)對(duì)煤礦進(jìn)行智能化開采工作的過程中，即使利用了很多專業(yè)的技術(shù)設(shè)施來維持工作順利進(jìn)行。但是，企業(yè)的管理者要想全面的確保開采人員和開采管理人員可以在最短的時(shí)間內(nèi)了解井下作業(yè)的具體情況，就要及時(shí)將視頻監(jiān)控技術(shù)融入到煤礦智能化開采的過程中。從現(xiàn)階段企業(yè)利用煤礦井下視頻監(jiān)控技術(shù)的角度而言，實(shí)際上就是工作人員通過智慧開采體系中的視頻監(jiān)控體系，來全方位的對(duì)煤礦開采過程中的各個(gè)角落以及具體開采狀況和設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行了解。

3.2 在工作面運(yùn)輸機(jī)中的應(yīng)用情況

礦業(yè)運(yùn)輸期間長(zhǎng)壁工作面運(yùn)輸機(jī)非常關(guān)鍵，其作為運(yùn)礦設(shè)備、采礦ji4運(yùn)輸?shù)能壍溃?dāng)前礦業(yè)的需求量加大，運(yùn)輸機(jī)屬性變化較大，主要表現(xiàn)在槽寬數(shù)據(jù)加大、直徑增加方面。德國(guó)生產(chǎn)了相關(guān)設(shè)備——MTA-42-3100型設(shè)備，為刮板式輸送機(jī)能夠彎曲，最大功率為2250k W，中部溜槽為1340mm，應(yīng)用的為雙邊鏈、直徑為420mm，運(yùn)輸能力較強(qiáng)且運(yùn)輸量為4200噸/h。工作面運(yùn)輸機(jī)初始啟動(dòng)方式通過雙速電機(jī)完成，這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用較少、絕大多數(shù)使用調(diào)速型液力耦合器調(diào)速。與此同時(shí)，通過使用設(shè)備能獲得輸送機(jī)軟啟動(dòng)的效果，常用的為液力耦合器、變頻電機(jī)，設(shè)備應(yīng)用能夠經(jīng)變頻調(diào)速原理發(fā)揮作用。

3.3 采煤機(jī)智能化

采煤機(jī)是綜采工作面的核心設(shè)備，其智能化是綜采工作面的關(guān)鍵。采煤機(jī)的智能化在于能根據(jù)煤層賦存情況自動(dòng)切換切割高度。這就要求采煤機(jī)對(duì)煤層厚度具有準(zhǔn)確的識(shí)別能力。若不能準(zhǔn)確識(shí)別煤層的高度范圍，一方面可能會(huì)導(dǎo)致切割高度不夠，大量煤炭資源被浪費(fèi);另一方面可能會(huì)導(dǎo)致切割高度過大，切割了煤層頂板，從而導(dǎo)致采煤機(jī)的磨損加劇。為了能對(duì)工作面的煤層厚度進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，采煤機(jī)上必須裝有精確的地質(zhì)雷達(dá)。地質(zhì)雷達(dá)不僅要能識(shí)別巖層厚度，還應(yīng)該識(shí)別巖層類型。為了能及時(shí)了解煤礦井下生產(chǎn)實(shí)際情況，采煤機(jī)上必須裝有視頻裝置。考慮到煤礦井下的燈光比較暗，則需要采用對(duì)光線比較敏感的攝像頭。通常采用光學(xué)CCD（電荷耦合器件）攝像頭來進(jìn)行井下工作面視頻的采集。此外，工作面附近粉塵比較大，還需要考慮到攝像頭的防塵，以免影響視覺效果。

3.4 井下數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

數(shù)據(jù)分析作為現(xiàn)階段智慧煤礦以及智能化開采過程中最為關(guān)鍵的工作內(nèi)容之一。在當(dāng)前煤礦智能化開采的過程主要涉及八個(gè)子平臺(tái)。所以，無論是從技術(shù)角度來看還是從實(shí)際具體操作層面而言，數(shù)據(jù)分析工作都是非常關(guān)鍵的。與此同時(shí)，煤礦智能化開采過程中呈現(xiàn)出來的邏輯模塊需要從眾多的傳感器之中獲取煤礦井下的具體數(shù)據(jù)和信息，并且工作人員要及時(shí)通過這些信息和數(shù)據(jù)高效的對(duì)挖掘煤礦開采的相關(guān)規(guī)律進(jìn)行全面剖析，從而將其順應(yīng)到智能化開采的各個(gè)環(huán)境中。綜合而言，在當(dāng)今的煤炭開采過程中，準(zhǔn)確的信息和數(shù)據(jù)分析體系可以高效的協(xié)助工作人員更為清晰全面的熟悉和了解煤礦開采過程中所遇到的困境和問題，并且其還可以有針對(duì)性的開展解決工作。

3.5 液壓支架智能化

液壓支架是控制巖層的重要裝置，其主要作用是保證具有一個(gè)安全的作業(yè)空間。液壓支架的智能化在于能根據(jù)巖層阻力實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)工作阻力，從而維持工作面作業(yè)頂板的穩(wěn)定性。這就要求開發(fā)一套智能液壓圍巖控制系統(tǒng)，能根據(jù)圍巖的實(shí)際情況確定合適的工作阻力。值得注意的是，液壓支架的工作阻力過大或過小都不利于工作面的開采。若液壓支架的工作阻力過大，則會(huì)對(duì)頂板施加一個(gè)壓應(yīng)力，導(dǎo)致頂板破碎，容易發(fā)生冒頂事故。若液壓支架的工作阻力過小，則會(huì)導(dǎo)致頂?shù)装宓南鲁亮枯^大，不利于采煤機(jī)正常作業(yè)。

結(jié)束語：綜上所述，從煤炭行業(yè)的開采過程而言，煤礦智能化開采理念的出現(xiàn)和發(fā)展是該行業(yè)不可避免的進(jìn)步方向之一。在開展智慧煤礦創(chuàng)建工作的過程中，智能化開采可以說是其中具有不可或缺作用的核心技術(shù)之一。所以，在現(xiàn)階段，相關(guān)開采企業(yè)和管理部門要總結(jié)以往的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，利用當(dāng)前的新技術(shù)和新工藝來不斷提升核心技術(shù)水準(zhǔn)。

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（陜西富源煤業(yè)有限責(zé)任公司綜采隊(duì)，陜西 延安 727500）