煤礦智能化綜采工作面系統(tǒng)設計與應用探討

晏鵬程

摘要：隨著科學技術的發(fā)展，為了提高采煤效率，保障采煤業(yè)的安全，需要越來越多的智能采礦系統(tǒng)的自動化程度也在不斷提高。本文在現有技術和礦業(yè)數據的基礎上，探討了智能化綜采工作面系統(tǒng)的工作原理，為礦區(qū)營造更安全、更高效的開采環(huán)境，促進新型動力能源的開發(fā)。

關鍵詞：煤礦;智能化綜采工作面系統(tǒng);設計應用

前言：隨著經濟和社會的發(fā)展，我國煤炭開采技術還不成熟，煤炭工業(yè)正由勞動密集型產業(yè)向資本密集型和技術密集型產業(yè)轉變。在實現綜合機械化的基礎上，煤炭開采技術逐漸向智能化、自動化方向發(fā)展。隨著可持續(xù)發(fā)展理念的傳播，國內煤炭企業(yè)越來越重視技術進步和技術改造。智能綜合采煤可以有效地提高煤炭生產質量，降低勞動者的勞動強度，充分發(fā)揮先進設備的效率，全面提高煤炭效率。本文從某礦區(qū)煤炭生產現狀出發(fā)，研究了綜采工作面自動化系統(tǒng)的功能實現，以期為煤炭行業(yè)的發(fā)展做出積極貢獻，實現綜合采煤工作的綜合自動化和智能化。

一、現狀

（一）智能綜采工作面系統(tǒng)的開發(fā)過程

煤礦開采是一個復雜的過程，礦山的工作環(huán)境十分復雜。與其他普通行業(yè)相比，煤炭行業(yè)的智能化建設相對困難和落后。目前，在某礦區(qū)建立智能化綜合采煤工作面系統(tǒng)仍存在許多問題。智能綜采系統(tǒng)在該礦區(qū)的功能不斷得到提高。基本建成了生產能力，基本實現了自動化生產。然而，在智能技術的應用方面仍然存在許多缺陷，例如大數據和云計算。目前，采煤中常用的采煤機、液壓支架、刮板輸送機和裝配機以及組合開關等技術大多具有數據通信和遠程控制功能。同時，可以充分利用信息網絡系統(tǒng)和各種接口進行雙向數據傳播。智能化綜采工作面系統(tǒng)的開發(fā)經歷了一個漫長的發(fā)展過程，并得到了優(yōu)化和成熟。

（二）面臨的問題

目前，智能化綜采工作面系統(tǒng)還不穩(wěn)定，存在許多亟待解決的問題。一是煤炭綜合開采的工作環(huán)境惡劣。采煤工作環(huán)境往往位于地下幾百米深的地方。二是采煤地質環(huán)境復雜，穩(wěn)定性差。相位相關技術在復雜的環(huán)境中難以得到廣泛的應用。每個礦區(qū)的實際情況并不相同。第三，設備控制系統(tǒng)設備的廠商在軟件協(xié)議、冗余功能等方面的標準不一樣，存在巨大差異，難以實現市場標準的統(tǒng)一，給集中式監(jiān)控設備帶來了困難。第四，由于實際開采環(huán)境復雜，設備的設計需要完全分為防爆要求、技術難題。目前，國內外智能綜合開采技術已實現跨越式發(fā)展，進一步指出了煤礦開發(fā)的發(fā)展方向。煤礦智能化綜采工作面智能采煤系統(tǒng)仍需克服采煤機定位檢測、工作面自動矯直等關鍵技術問題。在具體的煤礦開采工作中，智能綜采工作面系統(tǒng)是在原有采煤數據的基礎上進行自動化、高效開采。因此，為了保證支承刮板輸送機在最佳工況下的受力，工作面應與煤礦巷道成一條直線和正交線，工作人員應結合GIS數據獲得正確的定位和運動參數，以幫助采煤機實現自動導航并將其轉移到液壓支架控制系統(tǒng)中。

二、系統(tǒng)設計

綜采工作面信息系統(tǒng)是為煤礦井下和地面生產管理人員服務、建立安全高效生產的現代化信息系統(tǒng)而建立起來的煤礦采煤機、配套電液控制系統(tǒng)和工作面通信控制系統(tǒng)。目前，礦井智能綜采工作面的系統(tǒng)結構主要由多工面集成和數據上傳網絡組成。是一個由生產檢測系統(tǒng)、數據分析、專家分析和報告分析以及具體的業(yè)務管理組成的復雜系統(tǒng)。第一步探測系統(tǒng)是基于采煤生產條件的工作面綜合檢測系統(tǒng)，主要包括綜采面的數據檢測、沿溝槽的卷帶機檢測和煤炭主運輸系統(tǒng)檢測，主風機檢測以及生產執(zhí)行系統(tǒng)檢測。采集試驗數據后，數據采集的下一步要同步進行，采集數據豐富數據庫并進行深入分析，最終將直接影響采煤的報表分析、經營管理、設備維護和功能分析。綜采工作面智能控制系統(tǒng)的集成，主要是基于工作面的智能控制。同時，對采煤機、托架電液系統(tǒng)和工作面“三臺機器”的控制系統(tǒng)進行了集成。該集成系統(tǒng)為地面調度中心的綜采工作面建立了監(jiān)控平臺，實現設備檢測、診斷和數據分析、數據發(fā)布等功能。首先液壓支架智能控制系統(tǒng)是基于支架電液控制系統(tǒng)的標準，通過增加多種傳感器實現智能控制功能。它配備了支持控制器、驅動器、傳感器等各種信號轉換器、地面監(jiān)控中心服務器等儀器。采煤機的智能控制系統(tǒng)通過工作面上的視頻系統(tǒng)來實現采煤機定位和視頻跟蹤。它可以通過工作面巷道的長距操作平臺來控制風速，并可根據特定的速度和程序實現變速箱的自動運輸。第二，這種智能化作業(yè)系統(tǒng)要求采煤機具有更成熟、更強大的參數檢測、檢測和控制、定位、主動采煤機與運輸系統(tǒng)自動協(xié)調、緊急停機等功能。刮板輸送機智能控制系統(tǒng)是在綜合利用工作表面刮板機、裝載機和破碎機等機械的基礎上建立起來的一種集中在線監(jiān)測系統(tǒng)。第三，泵站智能控制系統(tǒng)是一個具有各種傳感器的智能系統(tǒng)，提供狀態(tài)報警和保護，電控液壓系統(tǒng)能實現泵站的空載啟動和停止，最大限度地減小系統(tǒng)壓力波動，實現液體瞬時供應的最大化。

三、結束語

智能綜采工作面系統(tǒng)是煤層開采技術在適宜條件下的高效發(fā)展方向，而智能化、自動化、安全、高效的煤礦開采是時代的需要。目前，智能綜采工作面生產在部分礦區(qū)已進行了應用和探索，綜合機械化采面智能系統(tǒng)取得了較大的發(fā)展，經濟效益和科學效率得到了明顯提高，但除人工干預外的全自動化與全智能化處理之間仍存在一些差異。今后，必須致力于建立更加成熟、全面的煤礦智能化綜采工作面系統(tǒng)。

參考文獻：

[1]黃樂亭，黃曾華，張科學 . 大采高綜采智能化工作面開采關鍵技術研究 [J]. 煤礦開采，2016.21（02）：5-6.

[2]李鐵蓮，羅昌績，礦井綜采工作面自動化系統(tǒng)方案研究 [J]. 能源與節(jié)能，2014（08）.

[3]張良，李首濱，黃曾華，王旭鳴，煤礦綜采工作面無人化開采的內涵與實現 [J]. 煤炭科學技術，2014（09）.