綜采工作面智能化技術(shù)發(fā)展

（山西華陽新材料科技集團(tuán)有限公司 山西 045200）

引言

目前，我國(guó)各大行業(yè)都在不斷地升級(jí)和改革，并通過將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入各個(gè)行業(yè)內(nèi)部來更好地?cái)U(kuò)大智能化技術(shù)應(yīng)用的范圍，最終才能夠提升各行業(yè)發(fā)展的速度。如果將智能化技術(shù)融入我國(guó)傳統(tǒng)的煤礦業(yè)，不僅能夠讓煤礦開采的效率更高，更能夠減少礦井環(huán)境對(duì)人員產(chǎn)生的傷害。綜采工作面技術(shù)從機(jī)械化到無人化將會(huì)經(jīng)歷四個(gè)重要的階段。

1.綜采自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)煤礦綜采自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了多年的發(fā)展，多種技術(shù)也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了突破，多種綜采工作面控制裝備也正慢慢朝著智能化的方向發(fā)展。當(dāng)智能化技術(shù)被融入綜采工作面內(nèi)部時(shí)，自然就可以實(shí)現(xiàn)煤礦工作面的自動(dòng)化控制和遠(yuǎn)程遙控，并更好地實(shí)現(xiàn)綜采工作面的三級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理。多數(shù)綜采工作面內(nèi)部的智能化系統(tǒng)確實(shí)可以根據(jù)運(yùn)輸系統(tǒng)的變化和工作中的地質(zhì)環(huán)境來更好地調(diào)控采煤機(jī)的生產(chǎn)能力，并通過覆蓋工作面網(wǎng)絡(luò)來讓工作面內(nèi)部的通訊、視頻和語音內(nèi)容更好地融合在一起，最終保證工作面的高效生產(chǎn)。

2.綜采工作面智能化技術(shù)和裝備的發(fā)展進(jìn)展

只有讓各種技術(shù)和設(shè)備都納入其中才能夠更好地實(shí)現(xiàn)綜采工作面智能化發(fā)展。這樣不僅可以讓綜采設(shè)備內(nèi)部的定位技術(shù)和感應(yīng)技術(shù)更好地發(fā)揮作用，更能夠?qū)⒄{(diào)控技術(shù)、視頻圖像處理技術(shù)和其他多種技術(shù)更好地融合在一起。圖1顯示了綜采工作面智能化控制總體結(jié)構(gòu)。

圖1 綜采工作面智能化控制總體結(jié)構(gòu)圖

3.綜采工作面智能裝備

只有研制智能化程度較高的綜采設(shè)備才能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的智能化控制。雖然我國(guó)煤礦綜采設(shè)備廠商已經(jīng)經(jīng)過了多年的革新，但是離智能化技術(shù)確實(shí)還有一定的差距，因此需要通過改造原有的設(shè)備來增強(qiáng)新設(shè)備的智能化功能。目前，綜采工作面智能裝備主要包括如下幾點(diǎn)內(nèi)容：

(1)智能液壓支架

多數(shù)支架后面都會(huì)附著合適的電液控制系統(tǒng)，但是這樣的系統(tǒng)沒有能夠融合到液壓支架內(nèi)部。因此，需要在未來剛開始設(shè)計(jì)液壓支架時(shí)就將傳感器、控制器和支架機(jī)械更好地融合在一起，最終才能夠形成機(jī)電一體化的產(chǎn)品。這樣不僅有效地降低了支架本身的成本，更提升了支架自動(dòng)化的程度。

先在監(jiān)控中心內(nèi)部設(shè)置一臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控的操作臺(tái)，并通過借助電液控計(jì)算機(jī)主界面和視頻界面為基礎(chǔ)來直接控制液壓支架。隨著越來越多的電液控制系統(tǒng)不斷地普及，支架和采煤機(jī)也能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)操作。因此，目前支架的遠(yuǎn)程控制需要以液壓支架為主體，再以人工干預(yù)為輔。但是，常規(guī)的液壓支架在升降之后會(huì)導(dǎo)致工作面不能夠達(dá)到基本的要求。因此，只有通過判斷每一臺(tái)支架在工作面中所處的位置才能夠?qū)崿F(xiàn)工作面支架的找直。

(2)智能刮板輸送機(jī)

只有更好地檢測(cè)常規(guī)刮板輸送機(jī)的直線度才能夠讓運(yùn)煤的效率變得更高，注意讓采煤機(jī)支撐的部件保持一定的平整度。更需要在合適的實(shí)際檢測(cè)和控制支架之間的相對(duì)位置。也只有通過研究刮板輸送機(jī)自身的位置才能夠防止機(jī)器出現(xiàn)上竄下跳的現(xiàn)象。

(3)信息傳輸和連接

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，信息傳輸?shù)乃俣绕鋵?shí)一直都在加快。只有加快信息的輸入和輸出才能夠讓煤礦行業(yè)更好地向前發(fā)展。如果要在綜采工作面上建立合適的信息系統(tǒng)，一定要將平臺(tái)上各個(gè)環(huán)節(jié)都掌握在內(nèi)才能夠提升開采煤礦的效率和質(zhì)量。高質(zhì)量的軟件傳輸平臺(tái)會(huì)借助電力載波和光纖來進(jìn)行傳輸。同時(shí)，在井下作業(yè)時(shí)，重點(diǎn)是借助無線網(wǎng)來傳輸信息。目前，只有將信息傳輸和采煤系統(tǒng)更好地結(jié)合在一起才能夠提升采煤工作的質(zhì)量。

4.煤礦綜采工作面發(fā)展過程中的問題

(1)不存在統(tǒng)一的平臺(tái)

常規(guī)的煤礦綜采工作面信息網(wǎng)絡(luò)只能夠借助數(shù)據(jù)來傳輸視頻信息，但是傳輸?shù)男畔⒁膊粔蛉?。正因?yàn)闆]有統(tǒng)一的通信平臺(tái)，所以各個(gè)系統(tǒng)之間的資源無法實(shí)現(xiàn)共享，綜采設(shè)備之間的數(shù)據(jù)也就無法融合在一起。

(2)綜采工作面內(nèi)部存在上躥下跳的問題

多數(shù)煤礦綜采工作面內(nèi)部的煤層非常復(fù)雜，刮板輸送機(jī)更會(huì)沿著綜采工作面不斷地滑動(dòng)，所以也就使得刮板機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)內(nèi)部的距離不確定，最終誘發(fā)諸多煤礦安全問題。

(3)工作面無法自動(dòng)找直

雖然國(guó)外在綜采工作面找直方面取得了一定的成果，甚至也全面地運(yùn)用了LASC技術(shù)，從而讓找直功能在綜采工作面內(nèi)部發(fā)揮更大的作用。但是，多數(shù)綜采工作面內(nèi)部的自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)具備一定的距離感和位移感，其精度并沒有達(dá)到測(cè)量的要求。圖2為工作面找直測(cè)算的過程。

圖2 工作面找直測(cè)算

5.未來綜采煤礦發(fā)展的趨勢(shì)

針對(duì)綜采工作面存在的上述問題，可以推斷出未來綜采煤礦發(fā)展的趨勢(shì)如下：

(1)智能采煤設(shè)備

未來，越來越多的智能采煤設(shè)備會(huì)被運(yùn)用于煤礦綜采設(shè)備內(nèi)部，專業(yè)人員可以根據(jù)采煤實(shí)際的需求來更好地切換工作的模式，并借助傳感器來收集相應(yīng)的支架位置關(guān)系，這樣才能夠更好地預(yù)測(cè)每一架采煤機(jī)運(yùn)行的具體軌跡，其他設(shè)備也能夠與采煤機(jī)更好地配合在一起。

此外，智能采煤設(shè)備內(nèi)部的監(jiān)控系統(tǒng)可以在第一時(shí)間反饋采煤機(jī)內(nèi)部的具體信息，并更好地找準(zhǔn)采煤機(jī)工作的狀態(tài)和自身的位置。綜采工作面內(nèi)部的中心控制平臺(tái)可以根據(jù)實(shí)際情況來給采煤機(jī)下達(dá)合適的命令，最終讓采煤的過程變得更加安全。事實(shí)也證明，智能采煤設(shè)備確實(shí)可以解決綜采工作面中統(tǒng)一工作平臺(tái)的問題。

(2)智能液壓支架

多數(shù)智能液壓支架的存在可以解決綜采內(nèi)部液壓支架無法更好地控制系統(tǒng)的重要問題，最終才能夠讓電液系統(tǒng)更好地融入液壓支架結(jié)構(gòu)內(nèi)部。更多的設(shè)備控制器、傳感器和機(jī)械結(jié)構(gòu)就可以有效地結(jié)合在一起，綜采工作面內(nèi)部會(huì)朝著機(jī)電一體化的方向不斷地發(fā)展。而只有將液壓支架遠(yuǎn)程控制臺(tái)融入監(jiān)控中心內(nèi)部，再讓遠(yuǎn)程控制臺(tái)控制液壓支架，最終才能夠提升采煤機(jī)運(yùn)作的水平。實(shí)踐中，液壓支架更可以和采煤機(jī)有效地結(jié)合在一起。只有借助智能平臺(tái)來有效地控制液壓支架才能夠更好地滿足工作的總體要求，并在實(shí)現(xiàn)支架找直之后提升支架自身的作用。

(3)視頻監(jiān)控技術(shù)

可以通過運(yùn)用視頻監(jiān)控技術(shù)創(chuàng)造出一個(gè)三維采煤的環(huán)境。在這樣一個(gè)三維采煤環(huán)境中，不僅工藝設(shè)備可以更好地進(jìn)行工作，操作人員也可以借助這樣一項(xiàng)技術(shù)來獲得設(shè)備信息和人員信息，真正意義上實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)還能夠在第一時(shí)間識(shí)別物體運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)、物體種類和其他設(shè)備信息，并在模擬設(shè)備運(yùn)行規(guī)律的基礎(chǔ)上確定一個(gè)合適的空間狀態(tài)，最終也就能夠形成一個(gè)合適的虛擬空間。后續(xù)采煤的工作中不僅可以獲得更全面的數(shù)據(jù)，更能夠顯示采煤的整個(gè)過程，以便更好地優(yōu)化整個(gè)生產(chǎn)的流程。

6.結(jié)束語

隨著煤礦行業(yè)內(nèi)部的工業(yè)化和信息化不斷地融合在一起，只有通過加快煤礦智能建設(shè)才能夠讓煤礦科技更好地實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展。不僅人才的素質(zhì)能夠有所提升，高智能化和高信息化的裝備也會(huì)迎來黃金發(fā)展時(shí)刻。國(guó)外少量地質(zhì)條件較好的礦井內(nèi)部已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能化的無人開采，采煤生產(chǎn)班工作面巷道控制中心內(nèi)部甚至可以不配置值班人員。因此，相信將來我國(guó)綜采設(shè)備勢(shì)必會(huì)結(jié)合科技發(fā)展規(guī)律朝著高智能和高信息的方向不斷發(fā)展，無人化開采指日可待。