試論煤礦機械工程智能化發(fā)展與應用

孟祥軍 李毅 李旭 查勇

鐵法能源公司曉明礦 遼寧調(diào)兵山 112700

1 綜采智能化工作面開采關(guān)鍵技術(shù)特征

首先，液壓支架智能化控制，形成移架狀態(tài)自動決策控制、超前壓力預報、耦合系統(tǒng)監(jiān)控、記憶時序控制、噴霧降塵自動化等。其次，是智能化控制采煤機，主要表現(xiàn)為采煤機位置精準定位、自動規(guī)劃運行軌跡、滾筒高度自動化調(diào)節(jié)、自動化防碰撞、故障事故自動化診斷等，同時根據(jù)工作面的具體產(chǎn)量，運輸機的工作負載、工作面地質(zhì)環(huán)境等方面的因素，實現(xiàn)對綜采智能化工作面的全面智能化控制。第三，工作運輸設(shè)備實現(xiàn)負載、啟動及運行狀態(tài)的智能化監(jiān)控，機尾可達到自動張緊的效果，各種類型的運行參數(shù)均可實現(xiàn)自動化控制[1]。

2 機械智能化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

研發(fā)起步較晚，技術(shù)發(fā)展相對落后。我國機械自動化技術(shù)的研發(fā)起步相對較晚，技術(shù)的發(fā)展也比較落后，對于那些技術(shù)發(fā)達的國家來說，我國還處于初級摸索的階段。在中華人民共和國成立之前，由于受到多年戰(zhàn)亂和資本主義壓迫的影響，我國的科技發(fā)展和工業(yè)發(fā)展的道路都極其的坎坷，雖說在建國后科學技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的都得到了國家的鼎力支持，已經(jīng)是日新月異，隱隱的走在了大部分國家的前面，但相比于那些發(fā)達國家，只能說是從遙不可及變成了緊跟腳步，仍舊有較大的差距。

3 煤礦機械智能化應用

3.1 煤礦機械智能運輸設(shè)計

針對煤礦機械的運輸智能化，首先通過集控平臺將煤礦機械不同負載情況進行實時計算并將計算出的結(jié)果進行匯總，根據(jù)煤礦開采區(qū)域運輸設(shè)備的不同組成，設(shè)置對應的最優(yōu)啟動方式以及啟動順序，啟動方式主要包括順槽皮帶運輸啟動方式、主井皮帶運輸啟動方式等。通過運輸控制裝置的各個監(jiān)測節(jié)點，接收由集中控制平臺發(fā)出的相應設(shè)備運行指令，控制變頻調(diào)速裝置，并實現(xiàn)對煤礦機械設(shè)備不同皮帶機運輸?shù)倪\行方式。其次，由集中控制平臺根據(jù)不同的生產(chǎn)情況，結(jié)合當?shù)孛禾慨a(chǎn)運銷計劃方案，優(yōu)化整個煤礦開采區(qū)的礦井產(chǎn)量，以此實現(xiàn)以銷定產(chǎn)。最后再根據(jù)各個煤礦礦井質(zhì)量指標的對比結(jié)構(gòu)，自動提醒礦區(qū)內(nèi)部各個礦井的開采人員該礦井最佳煤倉儲裝比例，并調(diào)節(jié)整個連采生產(chǎn)任務，并根據(jù)不同運輸模式在原煤倉中的對應位置入料。同時結(jié)合電網(wǎng)峰谷用電情況，給出煤礦機械運輸?shù)淖罴焉a(chǎn)時間，并利用階梯電壓實現(xiàn)錯峰用電，以此降低運輸成本[2]。

3.2 圍巖和液壓支架耦合控制

在深部支護的過程中，大量實踐表明，傳統(tǒng)的支護方式在很多方面已經(jīng)表現(xiàn)出較強的不適應性，全面注重支護方式的耦合程度是必然，特別是在大采高開采過程中，智能化開采技術(shù)在進行支護時，應當充分考慮開采技術(shù)的耦合程度。以深部巷道耦合支護技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)定出超高煤壁穩(wěn)定性控制方法與參數(shù)設(shè)定方法，形成大采高液壓支架結(jié)構(gòu)，將感知系統(tǒng)反饋得到的信息作為基礎(chǔ)，形成三級聯(lián)動護幫智能化控制、防傾斜控制、初撐力自動補償、千斤頂自動化調(diào)節(jié)等，實現(xiàn)自動序列化操作、圍巖耦合控制等，較好提升大采高綜采開采過程中各個系統(tǒng)對地質(zhì)條件的適應性，全面增強系統(tǒng)整體穩(wěn)定性，推動圍巖穩(wěn)定性與液壓支架穩(wěn)定性的相互耦合。

3.3 液壓支架電液控制技術(shù)

在聯(lián)合控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)將監(jiān)控到的采煤機工作時的位置和位移信息傳遞給邏輯控制系統(tǒng)，邏輯控制系統(tǒng)根據(jù)采煤機的工作狀態(tài)及下一步的位移情況，控制相應位置的液壓支架進行支護、收撤、移位作業(yè)，液壓支架的各種動作的執(zhí)行主要是通過電液控制系統(tǒng)完成的。液壓支架各種動作的執(zhí)行主要是由支架控制器進行控制的，支架控制器之間利用CAN 數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)連接，在工作時通過紅外傳感器進一步確認采煤機的相對站位，通過各種壓力和位移傳感器實現(xiàn)對液壓支架動作執(zhí)行情況的監(jiān)控，實現(xiàn)對液壓支架工作狀態(tài)的聯(lián)合控制，隔離耦合器主要是將不同控制器的電源相互隔離，降低工作過程中對相鄰控制系統(tǒng)的電磁干擾，確保控制系統(tǒng)動作執(zhí)行的可靠性和靈敏性[3]。

3.4 煤礦安全監(jiān)管系統(tǒng)的自動化

保障安全是能夠進洞開采運輸?shù)氖滓疤?，過去人們經(jīng)常能夠在報紙上看見關(guān)于煤礦安全事故的報道，但近些年這些報道卻相對較少，主要是因為人們在逐漸加強煤礦安全監(jiān)管系統(tǒng)的自動化，不僅能夠加強對礦洞內(nèi)的工作管理，還能夠進行全方位的監(jiān)控，尤其是對人視野盲區(qū)的監(jiān)管，能夠有效的防止安全事故的發(fā)生，讓礦洞內(nèi)的工作人員能夠安心工作，免受生命安全的威脅。安全監(jiān)管系統(tǒng)之所以能夠防止安全事故的發(fā)生，在很大程度上是依賴于對數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控和對安全隱患的提前預報。自動化的安全監(jiān)管系統(tǒng)能夠隨時隨地的對整個地域進行掃描監(jiān)測，包括礦洞附近地層的變化、礦洞內(nèi)部通道里的空氣成分的變化以及整個開采、運輸系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)情況等，然后將實時監(jiān)測轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)進行分析，再依據(jù)預先設(shè)置好的程序給出相應的反饋，讓監(jiān)管人員能夠提前洞察預警，做出應對，將安全隱患扼殺在搖籃之中或提前轉(zhuǎn)移，避免造成過多的生命財產(chǎn)損失。

4 結(jié)語

綜上分析，在綜采機械化開采過程中，全面推動綜采智能化開采水平已經(jīng)成為了必然趨勢，但是從智能化技術(shù)在綜采工作面使用情況來看，在很多方面還有著較大的提升空間，需要煤礦企業(yè)充分結(jié)合綜采工作面開采實際，采取針對性的措施，推動綜合機械化開采與智能化開采技術(shù)相融合，更好推動綜采水平的提升。