煤礦綜采工作面智能化開采研究

趙相海

兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦 山東菏澤 274700

煤炭是中國使用最廣泛的基礎(chǔ)能源之一，它對中國的發(fā)展中起著不可或缺的作用，尤其在能源工業(yè)中具有重要的地位。不僅如此，從之前的 “十二五” 到當(dāng)前的 “十三五”，黨和國家都制定了一系列以煤炭為基礎(chǔ)的能源發(fā)展政策。隨著這些政策的落實(shí)，煤炭行業(yè)整體如筍絲發(fā)展，其自動化和智能化建設(shè)也取得了初步成效。中國煤礦的智能化水平仍處于起步階段，缺乏先進(jìn)的技術(shù)研發(fā)，和可靠的采礦傳感器等，其中，人才的匱乏和標(biāo)準(zhǔn)體系的尚未建立，都或多或少制約著中國煤礦的智能化發(fā)展。

1 煤礦綜采工作面智能化開采技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

現(xiàn)階段，國內(nèi)很多大型的煤礦均運(yùn)用了煤礦綜采工作面智能化開采技術(shù)，借助此項(xiàng)措施，不僅增加了日產(chǎn)量，提升了相應(yīng)的開采率，而且依靠有關(guān)智能化監(jiān)測方式，使煤礦開采的時(shí)間得以延長。近些年來，煤炭開采技術(shù)得到了飛速發(fā)展，使煤礦自動化開采效率與安全性得到有效提升。在此過程當(dāng)中，煤礦開采技術(shù)逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化，相關(guān)設(shè)施的利用率也獲得了提升，降低了傷亡事故的發(fā)生幾率。比如，單機(jī)自動化能力得到增強(qiáng)，使煤礦綜采工作面智能化開采技術(shù)的發(fā)展更加順利。結(jié)合具體的國情情況，加快煤礦綜采工作面智能化開采技術(shù)的研發(fā)速度勢在必行。從當(dāng)前的情況來看，遠(yuǎn)程管控采煤技術(shù)、智能無人采煤技術(shù)等都是主要的研究技術(shù)內(nèi)容。通常情況下，煤礦綜采工作面所處的環(huán)境十分復(fù)雜，而大多數(shù)的煤礦綜采工作面相應(yīng)的空間十分狹小，溫度與濕度均很高，并且存在著大量的煤塵。有關(guān)技術(shù)人員操控相關(guān)設(shè)備的過程當(dāng)中，一旦碰到瓦斯煤塵爆炸、透水等故障的時(shí)候，將導(dǎo)致傷亡事故的發(fā)生[1]。鑒于煤礦綜采工作面相應(yīng)的設(shè)備系統(tǒng)非常復(fù)雜，從前所運(yùn)用的人為操控方式，顯然無法避免產(chǎn)生操控不當(dāng)?shù)那闆r發(fā)生，導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備的安全性無法獲得保障，并且不同設(shè)備的運(yùn)用與監(jiān)控的過程中，保持彼此獨(dú)立的運(yùn)行狀態(tài)，無法實(shí)現(xiàn)相互結(jié)合，達(dá)到集中化處理有關(guān)數(shù)據(jù)信息的目的。

2 綜采智能化工作面開采關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

2.1 圍巖和液壓支架耦合控制

在深部支護(hù)的過程中，大量實(shí)踐表明，傳統(tǒng)的支護(hù)方式在很多方面已經(jīng)表現(xiàn)出較強(qiáng)的不適應(yīng)性，全面注重支護(hù)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(jìn)行支護(hù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮開采技術(shù)的耦合程度。以深部巷道耦合支護(hù)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(hù)幫智能化控制、防傾斜控制、初撐力自動補(bǔ)償、千斤頂自動化調(diào)節(jié)等，實(shí)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(gè)系統(tǒng)對地質(zhì)條件的適應(yīng)性，全面增強(qiáng)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[2]。

2.2 煤巖的自動識別

在使用無人開采技術(shù)中，煤巖的自動識別是十分重要的，也是無人開采技術(shù)的重要組成部分。自動識別技術(shù)采用了紅外線、紫外線、超聲波、雷達(dá)探測等的方式，可以及時(shí)將煤炭和巖石分別，使用的技術(shù)就是記憶程序控制系統(tǒng)以及震動頻譜傳感系統(tǒng)，這兩個(gè)技術(shù)相比，記憶程序控制系統(tǒng)更為重要，可以分辨出煤巖的分界，而震動頻譜系統(tǒng)主要是應(yīng)用于巖石十分復(fù)雜的區(qū)域，可以將底下的具體情況通過頻譜的方式展現(xiàn)出來，來幫助相關(guān)的操作人員使用無人開采技術(shù)來開采煤炭[3]。但是由于目前的技術(shù)瓶頸煤巖自動識別技術(shù)在巖石較多的地方識別的效果不好，所以在未來的研究方向中，要更大的提升煤巖傳感器的自動識別功能以及更加穩(wěn)定的控制方面，這樣就可以使用綜采工作面無人化開采應(yīng)用于更多的場景中。

2.3 視頻監(jiān)控技術(shù)介紹

對于煤礦綜采工作面模擬采礦系統(tǒng)而言，主要借助提升虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，進(jìn)而建立起一個(gè)三維采礦環(huán)境，實(shí)現(xiàn)模擬相關(guān)運(yùn)行技術(shù)設(shè)備以及采煤過程的目的。利用此系統(tǒng)，可以和相應(yīng)的操控人員實(shí)現(xiàn)一定的互動，并能夠穿越全部的空間到達(dá)該系統(tǒng)所模擬的所有區(qū)間內(nèi)。依靠此系統(tǒng)，既明確了空間的狀態(tài)、物體運(yùn)作的管控，又可以辨識物體，準(zhǔn)確輸入與處理輸入相關(guān)信息。這當(dāng)中，最大的特點(diǎn)為建立了一個(gè)與現(xiàn)實(shí)十分近似的采掘三維環(huán)境，同時(shí)借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠清晰地呈現(xiàn)出采礦的情況，進(jìn)而獲取相關(guān)設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)、動態(tài)化圖像等等，其中包含了相關(guān)設(shè)備的產(chǎn)能、間距以及時(shí)間等信息情況[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，煤炭智能化開采在促進(jìn)煤炭的相關(guān)開采與進(jìn)一步發(fā)展工作當(dāng)中是一項(xiàng)尤為關(guān)鍵的變更手段，同時(shí)在煤礦質(zhì)量方面的進(jìn)一步改善有著必要的作用，還是在資源與安全兩項(xiàng)任務(wù)中的關(guān)鍵評判準(zhǔn)則。做到將智能化技術(shù)切實(shí)的運(yùn)用于煤礦的井下工作中，實(shí)施全面覆蓋的基本要求從而實(shí)現(xiàn)向煤礦單位的拓展。從內(nèi)部到外部進(jìn)行擴(kuò)展，同時(shí)加強(qiáng)有關(guān)框架的安全、智能化手段，這樣可以更好的做到完善煤礦智能化由點(diǎn)的發(fā)展到整體實(shí)力的提高，靠此加強(qiáng)中國煤礦開采事業(yè)的持續(xù)進(jìn)展力度。