煤礦智能化綜采技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展

于德宇

摘 要：得益于我國科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，智能化發(fā)展已經(jīng)成為煤炭行業(yè)的主要發(fā)展趨勢，越來越多煤礦企業(yè)開始重視對智能化綜采技術(shù)的引進與應(yīng)用，實現(xiàn)在顯著提升煤礦開采效率與質(zhì)量的同時，降低煤炭開采受到人員安全事故出現(xiàn)的影響。鑒于此，本文從煤礦智能化綜采技術(shù)現(xiàn)狀的分析入手，并提出對智能化綜采技術(shù)發(fā)展的展望。

關(guān)鍵詞：綜采技術(shù);發(fā)展;煤礦智能化;現(xiàn)狀

目前煤炭資源仍是我國經(jīng)濟與社會建設(shè)消耗量最多的資源，在“十四五”戰(zhàn)略規(guī)劃提出的背景下，國家對于煤炭資源的開采與利用提出更高要求，并強調(diào)先進智能技術(shù)與煤炭領(lǐng)域的融合發(fā)展。截止到目前，我國煤礦智能化發(fā)展已經(jīng)初具成效，但是受限于環(huán)境復(fù)雜、經(jīng)濟條件等方面的影響，使得部分煤礦仍無法做到對智能化綜采的引進與應(yīng)用，進而對煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展造成嚴重制約。

1.煤礦智能化綜采技術(shù)

1.1智能化綜采新模式

目前煤礦綜采作業(yè)中智能化工作模式的應(yīng)用已經(jīng)取得初步成效，以黃陵一號煤礦為例，依據(jù)對煤礦地質(zhì)條件、企業(yè)經(jīng)濟能力的分析，創(chuàng)設(shè)可視化遠程干預(yù)智能化操控模式，做到以人員安全值守為前提，通過無人跟機作業(yè)來實現(xiàn)綜采效率與質(zhì)量的顯著提升。在實際綜采作業(yè)期間，采煤裝備實現(xiàn)自動控制，工作人員僅需遠程控制即可保證工作面綜采的順利進行[1]。相較于以往總體協(xié)調(diào)、單機為主的控制模式，智能化遠程控制模式能夠加強彼此的聯(lián)系與制約，以更為智能的方式控制綜采作業(yè)的整體化開展。

1.2智能化綜采技術(shù)

縱觀現(xiàn)階段我國煤礦智能化綜采的發(fā)展，涉及到以下技術(shù)的應(yīng)用：

（1）自動化開采技術(shù)。將高清傳感器設(shè)備安設(shè)于采煤機牽引位置，將采集的相關(guān)信息利用處理模塊進行分析計算，將精準位置信息實時傳輸至監(jiān)控中心，確保綜采期間操作人員可動態(tài)化掌握采煤裝備的運行情況。以黃陵一號煤礦為例，依據(jù)對煤礦實際情況的分析，進行22道采煤截割程序的開發(fā)，相較于傳統(tǒng)開采技術(shù)應(yīng)用，新型自動化開采技術(shù)能夠做到對端頭支架自動跟機拉架、回刀掃煤不徹底、推溜等問題的有效避免。

（2）遠程控制技術(shù)。煤礦開采期間應(yīng)用遠程控制技術(shù)，可實現(xiàn)以地面遠程干預(yù)的形式來控制地下開采系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，遠程控制系統(tǒng)的構(gòu)建涉及到地面監(jiān)控、工作面監(jiān)控、數(shù)據(jù)通訊、設(shè)備控制等系統(tǒng)的組成。其中地面監(jiān)控系統(tǒng)組成包括語音系統(tǒng)、計算機軟硬件以及遠程控制系統(tǒng)等[2]。遠程控制技術(shù)的運行原理主要是以綜采工作面為載體進行設(shè)備控制系統(tǒng)安設(shè)，井下通訊系統(tǒng)負責(zé)進行設(shè)備信息、畫面等的集成，然后利用井上下環(huán)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)信息傳輸，以地面監(jiān)控為接收載體顯示地下設(shè)備運行畫面。綜采期間操作人員可通過遠程控制系統(tǒng)做到對設(shè)備啟停、自動化開采、故障診斷預(yù)警、歷史數(shù)據(jù)保存等方面的控制。遠程控制系統(tǒng)的構(gòu)建能夠有效取代傳統(tǒng)的井下監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)通過地面設(shè)備操作來降低煤礦出現(xiàn)人員傷亡事故的概率。另外，我國在遠程控制的基礎(chǔ)上衍生設(shè)計出隨動操作平臺，能夠做到實時顯示支架跟機過程中具體架號信息與位置信息，并以操作臺數(shù)碼管為主要顯示載體。若綜采作業(yè)期間出現(xiàn)丟架的現(xiàn)象，可做到第一時間利用撥碼鈕進行架號的選擇，進行支架動作的遠程控制。

（3）負荷反饋采煤控制技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用主要是集成高壓變頻器、摩擦限矩器、高壓電機、行星減速器等構(gòu)件進行刮板運輸機驅(qū)動的改良，然后結(jié)合對智能控制系統(tǒng)的配套應(yīng)用，實現(xiàn)在運行期間將運輸機的速度依照煤流負荷大小進行智能自動調(diào)節(jié)，同時為采煤系統(tǒng)運行增設(shè)智能啟動、鏈條自動張緊、煤量檢測、功率協(xié)調(diào)等功能。綜采作業(yè)過程中對運輸機煤流分別負荷的自動化、實時化檢測分析，在此基礎(chǔ)上融合對變頻技術(shù)應(yīng)用來達到采裝運自動協(xié)調(diào)的目的[3]。

2.煤礦智能化綜采發(fā)展現(xiàn)狀分析

縱觀現(xiàn)階段我國智能化綜采技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，盡管在諸多煤礦綜采中智能化技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)取得初步成效，但是仍存在些許問題亟待解決，具體包括：（1）設(shè)備可靠性。要想最大化體現(xiàn)出智能化綜采的效益與功能，需要以穩(wěn)定、可靠的設(shè)備為前提，但是當(dāng)前智能化綜采設(shè)備的應(yīng)用仍無法達到預(yù)期可靠性要求，例如截割傳感器應(yīng)用精度相對較差，且受限于安裝技術(shù)、設(shè)備質(zhì)量等方面的影響，使得機載穩(wěn)定性效果不理想。再如智能化控制系統(tǒng)運行期期間受到多方面因素的影響，頻繁出現(xiàn)卡頓、死機等現(xiàn)象，亟需加大對高性能、高穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的開發(fā)力度[4]。（2）工作面連續(xù)推進。綜采作業(yè)期間輸送機保直是高效運行的關(guān)鍵所在，但是受到礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜、無法可視測量等方面的影響，使得輸送機“保直”難度相對較大。再加上當(dāng)前使用的液壓支架在運行動作方面難以保持完全一致，使得礦井工作面的直線度控制難以達到預(yù)期要求。此外，現(xiàn)階段我國對于輸送機自動找直技術(shù)的研究相對較少，使得智能綜采模式的開展受到不同程度的影響。

3.煤礦智能化綜采技術(shù)發(fā)展

為實現(xiàn)對煤炭領(lǐng)域的智能化發(fā)展，可結(jié)合以下方向來發(fā)展智能化綜采技術(shù)：（1）智能裝備技術(shù)。即做到對工作面自動找直、煤巖識別、無線通信等技術(shù)的深入研究，進一步提升綜采作業(yè)期間信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性，并以更為智能的采煤設(shè)備來支撐綜采作業(yè)的高質(zhì)量開展，通過對自動找直技術(shù)研究的繼續(xù)加深，實現(xiàn)對刮板運輸機的自適應(yīng)控制。（2）智能導(dǎo)航技術(shù)研究。未來繼續(xù)加大對開采設(shè)備自動定位技術(shù)的研究，將導(dǎo)航、光電與計算機等技術(shù)集成應(yīng)用，在進一步提升智能化綜采控制水平的同時，以更為科學(xué)的三維空間定位來支撐綜采作業(yè)的順利進行，并有助于提升地質(zhì)勘探質(zhì)量。（3）巡檢機器人研究。未來煤礦機器人的研究勢必會成為熱門研究方向[5]。巡檢機器人的開發(fā)能夠有效取代以往人工維護、管理工作面的工作，將相關(guān)智能傳感器安設(shè)于機器人上，結(jié)合智能邏輯控制來實現(xiàn)對綜采工作面的智能化巡檢，真正實現(xiàn)煤礦開采作業(yè)的無人化、智能化開展。（4）智能化掘進技術(shù)。即做到繼續(xù)加大對掘進設(shè)備的研究力度，結(jié)合對未來我國煤礦開采發(fā)展的預(yù)測，重視對協(xié)調(diào)、高效、連續(xù)掘進工作面的打造，實現(xiàn)以智能化綜采來支撐我國煤炭行業(yè)的可持續(xù)化發(fā)展。

結(jié)束語：

綜上所述，現(xiàn)階段我國煤礦綜采的智能化發(fā)展已經(jīng)成為必然，諸多先進技術(shù)的應(yīng)用也為提升煤礦綜采效率、質(zhì)量以及安全提供重要幫助。但是在多方面條件的限制下，目前智能化綜采發(fā)展仍有些許問題亟待解決。鑒于此，未來需繼續(xù)加大對智能化綜采領(lǐng)域的研究力度，在明確智能化綜采發(fā)展方向的基礎(chǔ)上，通過開發(fā)更為穩(wěn)定、可靠的技術(shù)來支撐煤炭領(lǐng)域的智能化、無人化發(fā)展。

參考文獻：

[1] 徐建軍， XU， Jian-jun，等. 煤礦智能化綜采技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J]. 陜西煤炭， 2017， 03（v.36;No.168）：23+54-57.

[2] 和蘭根. 煤礦智能化綜采工作面設(shè)計初步探究[J]. 能源與節(jié)能， 2020， No.183（12）：18-19+91.

[3] 高有進， 羅開成， 張繼業(yè). 綜采工作面智能化開采現(xiàn)狀及發(fā)展展望[J]. 能源與環(huán)保， 2018， 40（011）：P.167-171.

[4] 靳鵬飛. 煤礦綜采工作面智能化技術(shù)及裝備發(fā)展研究[J]. 能源與節(jié)能， 2019， 000（003）：140-141，143.

[5] 王國法， 龐義輝， 任懷偉. 煤礦智能化開采模式與技術(shù)路徑[J]. 采礦與巖層控制工程學(xué)報， 2020（1）：1-15.