煤礦綜采工作面智能化技術(shù)與設(shè)備分析

羅福利 李明瑞

摘 ?要：對極為復(fù)雜的煤礦作業(yè)而言，如何將惡劣條件所帶來影響降到最低，始終是人們關(guān)注的重點。文章以此為背景，在對綜采作業(yè)面所展現(xiàn)出智能化水平進行簡單概括的基礎(chǔ)上，圍繞智能技術(shù)和設(shè)備展開了深入分析，并對未來一段時間研究的重點進行了預(yù)測，希望能夠給其他人以啟發(fā)，確保技術(shù)缺失、設(shè)備落后等不足，均可得到有效彌補。

關(guān)鍵詞：智能設(shè)備;信息技術(shù);煤礦開采;綜采工作

引言

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的大趨勢下，煤礦行業(yè)開采技術(shù)不斷創(chuàng)新，智能化技術(shù)得以迅速應(yīng)用和發(fā)展，為實現(xiàn)煤炭開采行業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供了必要的技術(shù)支撐。當前，綜采工作面智能化水平發(fā)展最為迅速。所以，為了推動該領(lǐng)域無人化生產(chǎn)情景的實現(xiàn)，應(yīng)該加強該方面技術(shù)和裝備的研究。

1煤礦綜采工作面智能發(fā)展現(xiàn)狀

眾所周知，綜采工作面所依托技術(shù)裝備，主要有一鍵啟停運輸機、采煤機與液壓支架的裝備，跟機自動裝備，電液控制裝備。近幾年，隨著高速光纖網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，與光纖網(wǎng)絡(luò)連接的綜采工作面，逐漸將監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋，這也是綜采工作面能夠?qū)崿F(xiàn)自動化與智能化目標的先決條件。上文所提及運輸機、采煤機與液壓支架，均為獨立存在的綜采設(shè)備，這也決定三者分別對應(yīng)不同的控制形式，雖然集中監(jiān)測目標已經(jīng)得到實現(xiàn)，受諸多因素影響，綜采設(shè)備所展示出功能仍有極大的上升空間，要想經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)對相關(guān)信息進行收集與傳遞，一方面要對監(jiān)控平臺進行設(shè)置，另一方面要對控制中心進行搭建，真正做到借助視頻系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)，實現(xiàn)自動控制工作面的目標?，F(xiàn)有研究及所得結(jié)論表明，對綜采工作面而言，制約其智能化目標實現(xiàn)的原因，主要體現(xiàn)在以下方面：首先，缺少統(tǒng)一且有效的通信平臺。由綜采工作面所延伸出信息網(wǎng)絡(luò)，其工作是對大數(shù)據(jù)視頻及相關(guān)信息進行實時傳輸，如果平臺沒有做到統(tǒng)一，將直接影響到資源共享的時效性，也就是說，設(shè)備監(jiān)控所得數(shù)據(jù)無法得到實時共享。其次，工作面不具備自動找直功能?，F(xiàn)階段，發(fā)達國家圍繞工作面找直所展開研究逐漸深入，成績也有目共睹，例如，借助自動系統(tǒng)與導(dǎo)航技術(shù)，賦予相關(guān)設(shè)備控制水平、自動找直等功能，但也需要明確一點，即自動測量對位移與距離所提出要求相對較高，如果測量精度難以達到要求，后續(xù)工作均會受到影響。最后，工作面竄滑情況時有發(fā)生。除特殊情況外，煤層均十分復(fù)雜，對處于運行狀態(tài)的刮板運輸機而言，如果煤層過于復(fù)雜，不僅會使工作面出現(xiàn)整體下滑的問題，還會導(dǎo)致刮板機與轉(zhuǎn)載機距離發(fā)生改變，無論是距離增大還是減小，均有引發(fā)安全事故的可能，如何使工作面竄滑的問題得到徹底解決，現(xiàn)已成為業(yè)內(nèi)人士熱議的話題。

2煤礦綜采智能技術(shù)

2.1監(jiān)控技術(shù)

綜采工作面使用自動技術(shù)多年，為目標的初步實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，但是，要想達到無人開采的高度，還有大量問題需要解決。研究表明，綜采工作面難以實現(xiàn)連續(xù)推進的原因較多，只有做到理論結(jié)合實踐，在對發(fā)展現(xiàn)狀加以分析的基礎(chǔ)上，利用模型統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)籌分析的方式，獲得以影響因素為主要內(nèi)容的報告，才能使后續(xù)工作得到有序推進。現(xiàn)已得到大范圍運用的智能技術(shù)，主要有監(jiān)控技術(shù)和防碰撞技術(shù)。在視頻監(jiān)控方面，綜采工作面可以借助模擬系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，對現(xiàn)實環(huán)境進行模擬，隨著交互功能被引入，工作人員進入系統(tǒng)無需再被時空所限制，工作效率自然有所提升。另外，該系統(tǒng)的功能，還有識別物體、處理所輸入信息、對三維環(huán)境進行模擬，經(jīng)由計算機將采礦情況展現(xiàn)在工作人員眼前，確保潛在問題能夠得到及時發(fā)現(xiàn)與處理。

2.2支架防碰撞

可使綜采工作面得到連續(xù)推進的方法，包括：第一種，由工作人員提前設(shè)置統(tǒng)計并分析設(shè)備運行情況的程序，通過統(tǒng)計設(shè)備故障率、運行時長和使用頻率的方式，確定設(shè)備故障相關(guān)數(shù)據(jù)，為后續(xù)工作的開展提供參考;第二種，精確控制工作面，借助高精度定位或類似技術(shù)，確保支架能夠得到全面控制，通過推移達到最終目的。作為已經(jīng)得到推廣的技術(shù)，防碰撞系統(tǒng)的作用，主要體現(xiàn)在以下方面：其一，保證工作人員能夠提前收到報警信號;其二，為采煤機提供安全保護。該系統(tǒng)的運行原理為：經(jīng)由探測技術(shù)全面感知采煤機障礙，如果采煤機前方存在不明物體，可能給其運行帶來阻礙，那么，該系統(tǒng)將立即停止采煤機運行，通過傳遞相關(guān)信號的方式，確保工作人員能夠及時清障，使采煤機盡快恢復(fù)運行。

3綜采智能設(shè)備

3.1智能采煤機

智能采煤機也是一項十分普遍、發(fā)展迅速的綜采智能裝備。它往往能夠在充分的考量不同工藝要求的基礎(chǔ)上，設(shè)定出與之相對應(yīng)的、符合條件的工種模式，并完成采煤工作中各種設(shè)備的聯(lián)動。該機器還能夠通過傳感器得到準確得采煤機等各類裝備的姿態(tài)數(shù)據(jù)，同時在融合位置關(guān)系數(shù)據(jù)，實現(xiàn)裝備軌跡預(yù)測，進而完成了系統(tǒng)聯(lián)動閉鎖控制。

3.2運輸機

對智能刮板運輸機而言，采煤機的作用是為自身運行提供支撐，這也決定了直線度檢測和平直度檢測工作，均要面臨極為嚴格的要求。要想使運煤效率更加符合預(yù)期，關(guān)鍵是實時檢測運輸機與采煤機，避免上下滑動或類似問題出現(xiàn)，帶來不必要的麻煩。另外，這樣做所帶來積極影響，還有提高定位準確性，工作人員需要對此引起重視。

3.3液壓支架跟機自動化及遠程干預(yù)控制

對采煤機及液壓支架上的紅外線發(fā)送器、紅外線接收器的信息進行采集處理，來實現(xiàn)液壓支架全工作面跟機作業(yè)智能自動化。根據(jù)采煤機工藝、采煤機位置，實現(xiàn)了全工作面液壓支架的智能自動化控制，包括液壓支架的跟機噴霧、跟機移架和跟機推溜等功能，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)載機尾自移聯(lián)動，實現(xiàn)了端頭設(shè)備的智能自動化作業(yè)。同時液壓支架與地面調(diào)度中心實現(xiàn)遠程控制，在地面調(diào)度中心可以對井下液壓支架進行遠程監(jiān)控，當支架f“現(xiàn)液壓故障、部件失靈等原因致使液壓支架動作不到位或其他影響生產(chǎn)的現(xiàn)象發(fā)生后，可以人工進行遠程干預(yù)控制

4.煤礦綜采工作面前進方向及展望

4.1未來朝向可視化發(fā)展

可視化可以說是未來很長一段時間內(nèi)綜采智能化技術(shù)、裝備探索進步的趨勢。所以，市場上相關(guān)智能控制技術(shù)和設(shè)備的研究也是十分積極的，以便能夠幫助采煤過程實現(xiàn)生產(chǎn)過程和數(shù)據(jù)的可視化處理分析。例如，在場景精測領(lǐng)域，全景視頻顯示計劃綜合運用和有效介入，能夠完成各類生產(chǎn)視頻圖形采集和動態(tài)拼接，這樣則達到了對整個工作面可視化控制的目標。同時，機器視覺技術(shù)的利用能夠進一步幫助做好工作面直線度的檢測，完成動態(tài)的、實時的作業(yè)面姿態(tài)控制，實現(xiàn)“三機”聯(lián)動。

4.2識別技術(shù)

要想使綜采工作面更加智能，對自動識別技術(shù)進行研發(fā)是關(guān)鍵。工作人員應(yīng)以煤巖防落所提出需求為依據(jù)，在建立數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，借助信息技術(shù)，確保算法得到有效識別與控制，只有這樣才能使上述技術(shù)具備成功研發(fā)的條件?，F(xiàn)有煤巖分界傳感系統(tǒng)的數(shù)量約為20種，例如，廣為人知的振動頻譜傳感和記憶程序控制，上述系統(tǒng)尚未成功過渡到實踐階段，因此，其價值始終沒有得到證實。而復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，使辨別煤巖分界的難度大幅提高，只有研發(fā)分辨率適宜的傳感器，確保采煤機滾筒具備自動調(diào)高的條件，才能使上述問題迎刃而解。由此可見，如果條件允許，工作人員應(yīng)花費更多精力與時間，對組合調(diào)高技術(shù)進行研究，借鑒國外得到推廣和落實的記憶智能程控等技術(shù)，獲得能夠使我國煤礦作業(yè)所提出需求得到最大程度滿足的識別技術(shù)，例如，雷達探測技術(shù)。

結(jié)語

通過上文的分析能夠看出，我國煤礦行業(yè)的發(fā)展方向，可被概括為信息化、工業(yè)化，在信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展的當下，煤炭科技也被賦予了實現(xiàn)智能建設(shè)、創(chuàng)新發(fā)展等目標的能力，這便是煤礦企業(yè)向技術(shù)密集型進行轉(zhuǎn)變的主要原因。這一趨勢所帶來連鎖反應(yīng)，便是綜采工作面所用技術(shù)和設(shè)備，均朝著信息化與智能化的方向前進，由此可見，煤礦開采作業(yè)應(yīng)緊隨信息時代煤炭行業(yè)發(fā)展步伐，致力于無人開采、智能開采設(shè)想的實現(xiàn)。

參考文獻

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