煤礦采煤機智能化關(guān)鍵技術(shù)探討

宋鵬

鐵煤集團小青煤礦 遼寧調(diào)兵山 112700

1 智能化技術(shù)在煤礦綜采工作中的應用現(xiàn)狀

煤礦綜采工作面的智能化關(guān)鍵技術(shù)是工作面自動取值技術(shù)，該技術(shù)可以保證在采煤推進的過程中，工作面能夠始終與巷道方向保持正交，避免出現(xiàn)刮板輸送機受力不均勻，內(nèi)部應力過大的問題。智能化技術(shù)在工作面推進過程中可以利用地理信息系統(tǒng)對采煤機的實時位置和運動參數(shù)進行分析，有效調(diào)控采煤設(shè)備運動軌跡，避免采煤機出現(xiàn)偏離的情況。同時，地理信息系統(tǒng)還可以為采煤機進行導航，采煤機自動沿著導航的軌跡進行運作，不需要人力支持，極大地解放了人力。此外，利用智能化技術(shù)中的截隔模型進行數(shù)據(jù)傳輸，能夠有效實現(xiàn)“三機”聯(lián)動控制，保證采煤作業(yè)控制效果[1]。

2 煤礦采煤機智能化關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)煤礦采煤綜采工作面的開采特征及其開采過程中存在的問題分析，為促進采煤綜采工作面開采作業(yè)的順利開展，提高煤礦開采生產(chǎn)效率，就需要通過構(gòu)建相應的數(shù)據(jù)控制網(wǎng)，并通過相應的智能化技術(shù)與設(shè)備引進應用，從而在采煤智能化綜采工作面建設(shè)基礎(chǔ)上，為其開采作業(yè)開展提供良好的支持。其中，在進行采煤智能化綜采工作面建設(shè)中，所應用的采煤機智能化關(guān)鍵技術(shù)主要包含以下幾種。

2.1 采煤機遠程啟動與控制系統(tǒng)

當前的大型煤礦井下采煤機控制系統(tǒng)，一般通過遠程順槽控制臺對采煤機啟動、記憶截割功能、液壓自動移架功能、煤炭運輸功能等，作出統(tǒng)一調(diào)動與控制。其中，順槽控制臺經(jīng)由穩(wěn)定的通信數(shù)據(jù)傳輸，實時進行煤機工作數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)的監(jiān)控管理，并將接收到的采煤數(shù)據(jù)、故障診斷信息上傳至主控計算機單元。

2.2 采煤機定位技術(shù)

采煤機行走軌跡是根據(jù)刮板輸送機的導軌走向來確定的，而且此方向還會直接影響液壓支架的自動調(diào)直、作業(yè)面煤壁的截割筆直程度、截割滾筒自動調(diào)高等不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。為實現(xiàn)綜采智能化，就需要合理應用地質(zhì)空間三維定位技術(shù)。目前的智能化采煤機中，比較常用的定位原理主要是無限傳感網(wǎng)定位、紅外線定位、地理信息系統(tǒng)定位以及超聲波定位等。以地理信息系統(tǒng)（GIS）為例，是將慣性導航裝置安裝在采煤機上來確定采煤機的姿態(tài)和行走方向；將軸編碼器安裝在機鉸接軸和搖臂上測量搖臂的旋轉(zhuǎn)角度；將軸編碼器安裝在行走部位來測量行走速度和距離[2]。

2.3 記憶截割關(guān)鍵技術(shù)

綜放煤礦開采過程的工藝復雜，記憶截割技術(shù)、液壓自動移架技術(shù)、智能放頂煤技術(shù)等共同構(gòu)成了礦井工作面內(nèi)智能化開采技術(shù)。其中記憶截割技術(shù)是首要的采煤工序，通過對采煤機定位、移動位置安全感知等流程，確定采煤機所處的地理坐標系（x，y，z）。之后借助于慣性導航計算方法，對采煤機的傾角（俯仰）、偏轉(zhuǎn)角進行確定，然后展開不同厚度煤層的記憶截割操作。當前采煤機對礦井工作面煤層的截割操作，不會因煤層厚度變化而產(chǎn)生截割高度變化，這就需要結(jié)合煤層底板、液壓支架控制系統(tǒng)，對不同采煤點位置的截割高度、下切深度、牽引速度等作出實時調(diào)整與控制，避免采煤機切割煤礦頂梁問題的出現(xiàn)。

2.4 掘進機智能化技術(shù)

作為綜掘智能化工作面的主要設(shè)施，掘進機直接決定著智能化開采的效果。目前研究的方向是其姿態(tài)定位控制、斷面智能成型控制與煤巖智能識別等，其中基于光纖陀螺實時檢測掘進機在推進中的定位技術(shù)，能夠更好地揭示它和巷道開掘前后的耦合性，且還可以構(gòu)建相應的自主導航體系，也是當前的研究方向[3]。

2.5 液壓支架跟機自動化及遠程干預控制

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，當支架出現(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控制。

2.6 采煤機聯(lián)合控制技術(shù)

在聯(lián)合控制系統(tǒng)中對采煤機的控制主要包括對截割負荷（控制落煤速度）和牽引速度的控制，牽引速度包括在巷道內(nèi)的左側(cè)牽引和右側(cè)牽引，在工作時系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備將刮板輸送機的負載信息、采煤機的牽引速度及方向傳遞給控制中心，系統(tǒng)控制器根據(jù)預設(shè)的分析軟件的分析，發(fā)出對采煤機牽引速度調(diào)整的信號，同時通過采煤機的變頻調(diào)速系統(tǒng)確保采煤機截割負荷滿足調(diào)控要求。

3 結(jié)語

采煤機是煤礦生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，在目前我國對煤炭資源的需求量長時間處于較高水平的常態(tài)下，增加了采煤機的開采任務量?？萍伎焖龠M步，推進了煤礦開采技術(shù)的發(fā)展，表現(xiàn)出逐漸向無人化綜采方向發(fā)展的趨勢。在此發(fā)展過程中，也對智能化的采煤技術(shù)提出了較高要求。這就需要結(jié)合具體的煤層條件和自身狀態(tài)自動調(diào)整的要求，應用智能控制、智能截割以及智能感知等先進技術(shù)，在實現(xiàn)采煤機生產(chǎn)作業(yè)中的自動調(diào)高、自動定位和自適應牽引等智能化操作的同時，最終實現(xiàn)無人化綜采作業(yè)。