煤礦綜采工作面智能化技術(shù)與設(shè)備分析

徐浩哲

摘要：近幾十年來，隨著中國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市現(xiàn)代化水平普遍提高，對能源的要求也不斷增加。煤礦開采是中國能源的重要來源，為人們的生活提供了極大的便利。為了進一步提高煤炭資源的開采效率和產(chǎn)量，煤礦企業(yè)需要結(jié)合自身實際情況加強對綜采工作面實施智能化和自動化創(chuàng)新改造，確保其能夠順應(yīng)時代的發(fā)展趨勢，同時為提高開采效率提供可靠保障。主要對煤礦綜采工作面智能化技術(shù)與設(shè)備進行了分析和研究，進而為推動煤炭行業(yè)的發(fā)展和進步提供參考和幫助。

關(guān)鍵詞：煤礦;綜采工作面;智能化技術(shù);設(shè)備

引言

現(xiàn)階段，煤炭在經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)過程中起著非常重要的作用。值得注意的是，現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展使得人工智能技術(shù)逐漸融入到傳統(tǒng)的煤炭開采技術(shù)中，但隨之而來的是各種問題以及各種安全隱患，輕者設(shè)備停止運轉(zhuǎn)，重者則會造成重大安全事故。這不僅僅會給企業(yè)造成一定的損失，而且技術(shù)人員的安全也會受到影響。因此，應(yīng)當(dāng)在智能化與實踐技術(shù)相結(jié)合的過程中，整體提高安全意識，做到早預(yù)防、快處理，盡可能在事故發(fā)生之前精準(zhǔn)制止，保障安全、高效生產(chǎn)。

1礦綜采智能化工作面的技術(shù)優(yōu)勢

①有利于提高機械化水平。加強自動化技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用，提高采煤作業(yè)的自動化水平，將礦工的工作量控制在合理范圍內(nèi)，降低煤炭企業(yè)的勞動力成本，帶動產(chǎn)業(yè)升級。結(jié)構(gòu)和保證采煤?？傮w而言，自動化采礦技術(shù)、計算機設(shè)備應(yīng)用廣泛，計算機處理大量數(shù)據(jù)，幫助計算多種數(shù)據(jù)，并通過不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)在全機械化開采中實現(xiàn)自動化，提高采煤技術(shù)的效率。②有利于形成對高難度開采工作較高的應(yīng)對能力。綜采工作面智能化技術(shù)的功能主要體現(xiàn)在無人采礦和系統(tǒng)測試中，應(yīng)用后可順利完成采礦作業(yè)。其中，無人采煤功能，借助遠(yuǎn)程操作設(shè)備，讓操作人員在地面上遠(yuǎn)程控制設(shè)備，保障煤礦開采的順利進行，防止井下事故的發(fā)生，防止井下復(fù)雜因素對礦山的影響。不同的煤礦條件需要采用其他采煤技術(shù)，如短壁綜采，因其空間小，對厚煤層煤礦的適用性強，突破了空間有限的影響，提高煤礦工作效率。③監(jiān)控參數(shù)以確保實時性能。在綜采工作面中，智能設(shè)備及其技術(shù)系統(tǒng)可以實現(xiàn)智能數(shù)據(jù)監(jiān)控。例如，地面調(diào)度室的智能集成系統(tǒng)不僅可以用鑰匙啟動和停止，還可以監(jiān)控實時工作設(shè)備的啟動、運行、裝載和暫停，確保綜采工作的順利進行，并更及時地發(fā)現(xiàn)綜采工作面機械化開采中存在的潛在問題，提高綜采工作面機械化開采時間。④自動控制以提高精度。綜采工作面支護自動控制、降塵自動化系統(tǒng)、耦合控制系統(tǒng)、綜采順序控制等。在綜采工作面實施自動控制技術(shù)，將以前的人工控制和機械化作業(yè)內(nèi)容納入智能系統(tǒng)，通過計算機系統(tǒng)進行智能控制，有助于減少人工操作造成的誤差，提高綜采作業(yè)的精度。

2煤礦綜采工作面智能化技術(shù)類別分析

2.1位置監(jiān)測技術(shù)

綜采工作面在智能化發(fā)展進程中，應(yīng)實時確定與科學(xué)調(diào)整的采煤機的位置。在長時間的探索和研究中發(fā)現(xiàn)，慣性導(dǎo)航技術(shù)是自動監(jiān)測采煤機位置與導(dǎo)航的高效方式，該技術(shù)主要是通過加速度計算與陀螺儀來確定采煤機的實際位置，但長時間使用這種技術(shù)容易出現(xiàn)誤差。所以，應(yīng)融合其他技術(shù)，以此作為輔助監(jiān)測，這樣可以全面降低誤差，例如可以使用閉合路徑算法。在借助位置監(jiān)測技術(shù)進行自動導(dǎo)航這一點十分重要，既可以規(guī)避人工作業(yè)，同時在大型工作面中智能化技術(shù)也可以全面替代人工作業(yè)。

2.2識別技術(shù)

智能識別技術(shù)作為綜采工作面智能化技術(shù)之一，在提高綜采自動化水平方面起著顯著作用。煤礦企業(yè)和工作人員首先要明確具體的開采需求，同時建立顯影的數(shù)學(xué)模型，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計相應(yīng)的驗證算法，從而提高識別的精準(zhǔn)度，并且還要不斷對其進行創(chuàng)新和改進，開發(fā)更加先進的智能化技術(shù)。煤礦開采作業(yè)的環(huán)境具有一定的復(fù)雜性，只使用以往的記憶識別程序和振動頻率傳感器無法在實際中起到較為明顯的作用。因此煤礦企業(yè)應(yīng)積極投入研究資金和人力等資源，研發(fā)具有高分辨率的自動傳感器，減少開采成本，同時學(xué)習(xí)與借鑒國外先進技術(shù)和經(jīng)驗，進一步提高綜采工作面作業(yè)的智能化水平。

2.3三維實景建模技術(shù)

利用時空地理信息系統(tǒng)可以對采煤工作面的三維實景進行建模分析，基于該三維模型可以實現(xiàn)自適應(yīng)割煤。以上技術(shù)只適用于采煤工作面比較簡單的情形，如果工作面情況稍微復(fù)雜，該技術(shù)則難以實踐應(yīng)用。工作面進一步結(jié)合慣性導(dǎo)航技術(shù)、激光雷達技術(shù)、高清視頻系統(tǒng)，構(gòu)建了更加準(zhǔn)確的工作面三維實景。具體應(yīng)用時，利用激光雷達技術(shù)可以對采煤工作面中的一些關(guān)鍵裝備的主要零部件進行掃描，比如液壓支架的立柱、底座，輸送機擋煤板，電纜槽等?；趻呙钄?shù)據(jù)建立設(shè)備的三維模型，如雷達掃描和高清視頻系統(tǒng)的融合使用，可以對煤壁進行掃描，并對煤巖界面進行高效識別。

2.4視頻監(jiān)控技術(shù)

綜合開采面模擬開采系統(tǒng)增強虛擬現(xiàn)實技術(shù)，構(gòu)建三維真實開采環(huán)境，模擬作業(yè)過程設(shè)備和采煤全過程，系統(tǒng)可與操作者互動，實時穿越所有空間，達到系統(tǒng)仿真的全部范圍。該系統(tǒng)可以確定空間狀態(tài)、管理物體的運動、識別物體、輸入和處理信息集、模擬自然現(xiàn)象、識別物體等。該系統(tǒng)的一個顯著特點是構(gòu)建了一個非常接近的三維環(huán)境。結(jié)合計算機在實際挖礦狀態(tài)下，顯示當(dāng)前挖礦狀態(tài)，一組設(shè)備運行參數(shù)，各種設(shè)備動態(tài)渲染，生產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)規(guī)劃等。實現(xiàn)了各類設(shè)備開采參數(shù)的評價和優(yōu)化目標(biāo)，這是生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

3煤礦綜采工作面智能化設(shè)備分析

3.1采煤機

采煤機是綜采工作面運行的主要設(shè)備之一，將采煤機智能化主要是根據(jù)其發(fā)揮的作用來改善，最重要的一點就是實現(xiàn)工作模式的系統(tǒng)化，通過增加微電系統(tǒng)，內(nèi)置傳感器模塊，對礦洞內(nèi)的設(shè)備運行情況進行監(jiān)測和反饋，這樣不僅改善了工作模式，而且采煤機內(nèi)部安裝有監(jiān)測系統(tǒng)，遠(yuǎn)程操作臺安裝在監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部，一旦監(jiān)測到采煤機出現(xiàn)問題，操作臺就會發(fā)出命令，提示及時處置，真正做到了對采煤機的遠(yuǎn)程操作，大大提升了采煤機的效率。

3.2液壓支架

對于液壓支架，需要對其內(nèi)部系統(tǒng)進行一定的改進和優(yōu)化，從而解決其結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一的問題。若液壓支架與電液控制系統(tǒng)之間無法進行協(xié)調(diào)作業(yè)，會導(dǎo)致液壓支架只是作為生產(chǎn)附加品來起到相應(yīng)的作用。因此需要對液壓支架和電液控制系統(tǒng)進行統(tǒng)一處理，同時在此技術(shù)上采用傳感器、控制器和機械結(jié)構(gòu)互相聯(lián)合的方式來降低支架成本，在一體化升級工作逐漸推進的情況下，液壓支架的智能化水平得到進一步的提升。比如在煤礦開采作業(yè)中，工作人員在遠(yuǎn)程操作臺上進行一定的設(shè)置，借助視頻技術(shù)來控制液壓支架和其他輔助設(shè)備，實現(xiàn)煤礦開采的智能化目標(biāo)。

3.3運輸機

目前來說，煤炭行業(yè)最先進的運輸機是智能刮板運輸機。煤炭運輸機的產(chǎn)生依賴于采煤機，也就是為采煤機的后續(xù)產(chǎn)出服務(wù)的設(shè)備。衡量這種設(shè)備位置偏差的方法有直線度檢測和平直度檢測。若兩種檢測結(jié)果均合格才能保證運輸機不會上下滑動，或者產(chǎn)生其他危險事故，確保運輸機在實際生產(chǎn)中正常工作。

結(jié)語

基于目前不斷將先進技術(shù)和裝備應(yīng)用于煤礦綜采生產(chǎn)的發(fā)展現(xiàn)狀，可以采取科學(xué)的集成方案，完善系統(tǒng)架構(gòu)，整合原有的綜采生產(chǎn)和控制系統(tǒng)。綜合智能信息管理系統(tǒng)。通過智能系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，解放了勞動力。同時，通過建設(shè)未來自動化網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)，充分應(yīng)用云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，創(chuàng)新發(fā)展，大大提高綜采作業(yè)效率，促進真正無人化、智能化的發(fā)展。

參考文獻：

[1]許小永，王建軍.煤礦綜采工作面智能化技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展研究[J].江西化工，2020（3）：154-156.