煤礦綜采工作面智能化技術(shù)與設(shè)備研究

摘要：在我國(guó)化工行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，對(duì)煤等原材料的需求持續(xù)增加。隨著信息化時(shí)代到來(lái)，為了保障煤礦開(kāi)采作業(yè)的質(zhì)量與效率，創(chuàng)新融合先進(jìn)的智能化技術(shù)與設(shè)備，全面優(yōu)化與完善以往的煤礦開(kāi)采作業(yè)流程與工藝顯得尤為重要。在概述煤礦綜采工作面智能化技術(shù)應(yīng)用重要性的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)煤礦綜采工作面中的常用智能化技術(shù)與設(shè)備進(jìn)行了研究，旨在有效促進(jìn)煤礦綜采工作質(zhì)量得到顯著提升。

關(guān)鍵詞：煤礦；綜采；智能化技術(shù)；化工設(shè)備

煤是現(xiàn)代社會(huì)的重要生產(chǎn)原料，經(jīng)過(guò)化學(xué)加工可得到諸多化學(xué)品。隨著智能化技術(shù)與信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，煤炭開(kāi)采的信息化建設(shè)進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)，極大提升了煤礦開(kāi)采作業(yè)的水平。在開(kāi)采煤炭資源中，通過(guò)智能化技術(shù)的合理引進(jìn)和應(yīng)用，能夠?qū)γ簩拥膶?shí)際地質(zhì)條件與特征進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，有效支持煤炭資源開(kāi)采工作高質(zhì)量開(kāi)展，如鉆井位置確定的準(zhǔn)確度等在先進(jìn)技術(shù)支持下都可以得到顯著提升，同時(shí)也有利于夯實(shí)煤炭開(kāi)采作業(yè)的基礎(chǔ)［1］。

1煤礦綜采工作面智能化技術(shù)與設(shè)備應(yīng)用的重要性煤礦綜采工作是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，涉及煤炭資源探查、開(kāi)采等諸多環(huán)節(jié)，整體的綜采工作難度比較大。礦區(qū)在工作中合理引進(jìn)與應(yīng)用一些先進(jìn)的智能化技術(shù)與設(shè)備，可以支持相應(yīng)煤礦綜采工作高質(zhì)量開(kāi)展，其重要性體現(xiàn)如下：（1） 能夠提高生產(chǎn)質(zhì)量與效率。在智能化技術(shù)支持下，煤礦綜采工作方面的各種設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理與智能調(diào)控，保障整體生產(chǎn)作業(yè)高效、快速開(kāi)展。智能化技術(shù)融合可以使煤礦綜采工作中的生產(chǎn)流程得到極大程度優(yōu)化，相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)停機(jī)情況或者資源浪費(fèi)問(wèn)題等都能夠得到有效控制，整體生產(chǎn)的效率與效益都會(huì)顯著提升。（2） 能夠增強(qiáng)作業(yè)的環(huán)保與安全特性?；谥悄芑夹g(shù)支持，煤礦綜采作業(yè)過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)全面預(yù)警和全過(guò)程監(jiān)控的目標(biāo)，異常開(kāi)采作業(yè)事故風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率顯著降低，整體作業(yè)安全性得到有效保障。與此同時(shí)，在先進(jìn)技術(shù)支持下，設(shè)備能夠高效控制氣體濃度與預(yù)測(cè)煤層賦存位置、特征等實(shí)際情況。（3） 可以對(duì)勞動(dòng)強(qiáng)度與人力成本進(jìn)行有效控制。在智能化技術(shù)支持下，人工操作開(kāi)采設(shè)備等方面的需求大大減少，不需要投入大量的人力與勞動(dòng)強(qiáng)度。在基于智能化技術(shù)應(yīng)用的監(jiān)控系統(tǒng)支持下，各種開(kāi)采設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制的目標(biāo)，可以有效縮減現(xiàn)場(chǎng)可能的暴露時(shí)長(zhǎng)。

2煤礦綜采工作面智能化技術(shù)

2.1識(shí)別技術(shù)

在煤礦綜采工作面應(yīng)用智能化技術(shù)中，識(shí)別技術(shù)是一種高效識(shí)別開(kāi)采作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況的技術(shù)，具體涵蓋如下方面：（1） 人臉識(shí)別技術(shù)?；谌四樧R(shí)別方面的相關(guān)算法與攝像頭設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入煤礦開(kāi)展綜采工作面作業(yè)的相關(guān)人員身份信息進(jìn)行高效的驗(yàn)證與記錄，這樣有利于提高整體工作面作業(yè)的可靠性，保證僅允許現(xiàn)場(chǎng)中那些擁有授權(quán)身份的人員進(jìn)出，外來(lái)人員不能夠私自進(jìn)入開(kāi)采作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。（2） 車(chē)輛識(shí)別技術(shù)?；谲?chē)輛識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，可以高效地識(shí)別車(chē)牌信息，保證能夠自動(dòng)辨識(shí)與記錄進(jìn)入煤礦綜采工作面的有關(guān)車(chē)輛，可以對(duì)進(jìn)出煤礦綜采工作面的車(chē)輛流量進(jìn)行高效管理，確保車(chē)輛管理工作的質(zhì)量、安全及效率。（3） 氣體識(shí)別技術(shù)。煤礦綜采工作面開(kāi)展作業(yè)涉及瓦斯等有毒氣體，如果無(wú)法及時(shí)識(shí)別和預(yù)警，則會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的安全帶來(lái)不利影響。而基于先進(jìn)氣體識(shí)別算法與可靠傳感器的支持，則可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與識(shí)別瓦斯等這些有害的氣體。一旦識(shí)別技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)中的瓦斯等危險(xiǎn)氣體的安全閾值進(jìn)行檢測(cè)且發(fā)現(xiàn)超標(biāo)，那么就可以及時(shí)進(jìn)行報(bào)警，保證及時(shí)規(guī)避潛在的礦井安全事故。（4） 煤層識(shí)別技術(shù)。在煤礦綜采工作面開(kāi)展作業(yè)中，為了保障開(kāi)采作業(yè)的質(zhì)量與效率，就需要做好煤層識(shí)別工作。在識(shí)別技術(shù)支持下，可以綜合應(yīng)用傳感器技術(shù)、圖像識(shí)別與處理技術(shù)等來(lái)對(duì)煤礦開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件和情況等進(jìn)行全面了解，尤其是要對(duì)煤層結(jié)構(gòu)與性質(zhì)進(jìn)行提前預(yù)測(cè)，這樣就可以為采煤作業(yè)的整個(gè)過(guò)程提供可靠、準(zhǔn)確的信息。（5） 設(shè)備狀態(tài)識(shí)別技術(shù)，主要是基于監(jiān)測(cè)設(shè)備、傳感器技術(shù)等的綜合應(yīng)用，對(duì)綜采設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，尤其是在智能算法支持下能夠?qū)Ω黝?lèi)綜采設(shè)備運(yùn)行階段中的電流、溫度與振動(dòng)等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行高效的識(shí)別與分析，確保可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行階段中存在的故障情況和異常狀態(tài)，避免生產(chǎn)階段中出現(xiàn)設(shè)備損壞或生產(chǎn)中斷問(wèn)題。識(shí)別技術(shù)的有效應(yīng)用，可以從整體上增強(qiáng)綜采作業(yè)的可靠性、安全性與實(shí)效性，降低現(xiàn)場(chǎng)綜采工作安全事故發(fā)生的概率［2］。

2.2支架防撞技術(shù)

在煤礦綜采工作面中應(yīng)用智能化技術(shù)期間，支架防撞技術(shù)也是一種先進(jìn)的技術(shù)，能夠?qū)γ旱V綜采作業(yè)中的支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效保護(hù)，降低撞擊事故發(fā)生的概率。在支架防撞技術(shù)應(yīng)用下，可以進(jìn)行攝像頭、傳感器等這些類(lèi)型設(shè)備的有效安裝，對(duì)綜采工作面的支架安裝狀態(tài)與環(huán)境條件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)［3］。與此同時(shí)，在支架防撞技術(shù)支持下，可以對(duì)綜采工作現(xiàn)場(chǎng)中的作業(yè)人員、作業(yè)設(shè)備或者一些障礙物的實(shí)際運(yùn)行速度、距離、位置等方面的關(guān)鍵信息進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。在此基礎(chǔ)上，融合智能算法可以高效地處理與分析感知系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際數(shù)據(jù)，保證能夠?qū)撛诘默F(xiàn)場(chǎng)撞擊風(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行高效識(shí)別。如果檢測(cè)到支架同其他周邊物體之間存在接近或碰撞風(fēng)險(xiǎn)，那么系統(tǒng)則會(huì)快速發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信號(hào)。在感知系統(tǒng)支持下，緊密結(jié)合算法應(yīng)用的分析結(jié)果，先進(jìn)的智能控制系統(tǒng)可以對(duì)支架位置以及相應(yīng)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，避免支架同其他物體之間出現(xiàn)碰撞風(fēng)險(xiǎn)，如可以通過(guò)對(duì)支架的運(yùn)動(dòng)路徑、移動(dòng)速度與伸縮變化進(jìn)行控制來(lái)避免支架同周邊物體之間出現(xiàn)碰撞。在檢測(cè)到撞擊威脅或緊急情況時(shí)，智能控制系統(tǒng)可以自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)停止支架實(shí)際運(yùn)行。這樣可以及時(shí)避免出現(xiàn)綜采作業(yè)安全事故。此外，該技術(shù)也可以對(duì)煤礦綜采現(xiàn)場(chǎng)中的作業(yè)面設(shè)置支架進(jìn)行有效保護(hù)，盡可能避免支架設(shè)置同周邊其他物體之間出現(xiàn)碰撞而損壞有關(guān)作業(yè)設(shè)備或者其他類(lèi)型的安全事故，保障整體煤礦工作面可以安全、高效地開(kāi)展生產(chǎn)作業(yè)。

2.3位置監(jiān)測(cè)技術(shù)

在煤礦綜采工作中，位置監(jiān)測(cè)技術(shù)也是一種先進(jìn)智能化技術(shù)，可以對(duì)工作面的生產(chǎn)設(shè)備、作業(yè)人員以及其他物體等所在的位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在當(dāng)前的位置監(jiān)測(cè)中，常見(jiàn)技術(shù)有：（1） GPS技術(shù)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以對(duì)工作面的生產(chǎn)設(shè)備與作業(yè)人員進(jìn)行準(zhǔn)確定位，可以實(shí)時(shí)地將這些信息傳遞給現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員，保證能夠使他們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的作業(yè)范圍、移動(dòng)軌跡以及現(xiàn)階段所在位置等進(jìn)行實(shí)時(shí)了解。（2） RFID技術(shù)。射頻讀取器與標(biāo)簽的有效應(yīng)用，可以準(zhǔn)確識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)的物體且可以自動(dòng)跟蹤它們的位置。現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)物體都可以設(shè)置一個(gè)RFID標(biāo)簽，其具有唯一性特性。基于射頻讀取器的有效支持，可以對(duì)物體位置信息進(jìn)行準(zhǔn)確獲取，保證可以高效地管理與監(jiān)控物資。（3） UWB定位技術(shù)?；诔瑢拵盘?hào)的基本特征，可以采取室內(nèi)定位的方式精準(zhǔn)定位綜采工作面現(xiàn)場(chǎng)的人員與設(shè)備。UWB技術(shù)具有非常好的抗干擾性能和比較高的定位精度，可以滿(mǎn)足復(fù)雜環(huán)境條件下煤礦工作中的定位需求。（4） 激光掃描技術(shù)。激光傳感器可以高效掃描綜采工作面，確保可以精準(zhǔn)測(cè)量物體位置與空間結(jié)構(gòu)，可以高效地進(jìn)行坍塌風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)和三維圖像繪制，以此為現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展安全管理工作提供可靠的數(shù)據(jù)。（5） 視頻監(jiān)控技術(shù)?；趫D像處理計(jì)算、大數(shù)據(jù)、攝像頭技術(shù)等的支持，可以采取視頻監(jiān)控的方式實(shí)時(shí)監(jiān)控綜采作業(yè)面的實(shí)際情況，保證可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備與人員進(jìn)行高效監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)位置信息及數(shù)據(jù)，進(jìn)而識(shí)別與警示異常情況。應(yīng)用位置監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)管綜采作業(yè)面的實(shí)際運(yùn)行情況，能夠?qū)ο嚓P(guān)設(shè)備與人員的位置分布情況進(jìn)行實(shí)時(shí)了解，保證整體作業(yè)的質(zhì)量、效率與安全。

3煤礦綜采工作面智能化技術(shù)與設(shè)備應(yīng)用的重要性3.1采煤機(jī)

作為煤礦綜采作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的一種核心設(shè)備，采煤機(jī)主要應(yīng)用于煤礦煤層。采煤機(jī)的主要構(gòu)成：（1） 切割裝置，主要由刀身與刀盤(pán)二者共同構(gòu)成。刀盤(pán)上面設(shè)置有多個(gè)刀片，通過(guò)采取旋轉(zhuǎn)的方式對(duì)煤層進(jìn)行切割，而刀身則主要用于對(duì)刀片位置進(jìn)行支撐與維持。（2） 運(yùn)輸系統(tǒng)，主要是運(yùn)送切割裝置切割得到的煤塊，將它們運(yùn)送出采煤面，常用的包括帶式、鏈條等類(lèi)型，保證可以將切割下來(lái)的煤塊運(yùn)送到破碎機(jī)或集煤器等設(shè)備（位于地面或地下）。（3） 起重裝置。為了保證煤層開(kāi)采高度的適宜性，就需要借助設(shè)置的起重裝置對(duì)采煤機(jī)高度進(jìn)行合理調(diào)整，保證其和煤層之間保持良好接觸。采煤機(jī)一般都設(shè)置有起重裝置，能夠?qū)Σ擅簷C(jī)位置進(jìn)行降低或提升，確保滿(mǎn)足不同煤層厚度的實(shí)際需求。（4） 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。采煤機(jī)是由傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)等構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它們可以提供動(dòng)力并進(jìn)行控制，可以對(duì)煤層進(jìn)行可靠切割操作。與此同時(shí)，采煤機(jī)可以在切割煤層中保持連續(xù)性和高效性，提高了煤礦開(kāi)采作業(yè)的效率。基于智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可以自動(dòng)化操作采煤機(jī)并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以顯著提高作業(yè)面的生產(chǎn)效率與安全性。在綜采作業(yè)中，有效保障采煤機(jī)正常的運(yùn)行狀態(tài)與性能至關(guān)重要，這關(guān)系著開(kāi)采煤礦的整體效果。因此，要注意定期檢查、維護(hù)以及管理采煤機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)保證良好運(yùn)行狀態(tài)，提高整體作業(yè)的可靠性與生產(chǎn)效率。

3.2運(yùn)輸機(jī)

在綜采工作面中，運(yùn)輸機(jī)也是一種非常關(guān)鍵的設(shè)備，主要負(fù)責(zé)將切割掉的煤從工作面運(yùn)輸出去。當(dāng)前常用的運(yùn)輸機(jī)主要包括如下幾類(lèi)：（1） “鏈?zhǔn)健边\(yùn)輸機(jī)。主要傳動(dòng)部件是鏈條，借助鏈條驅(qū)動(dòng)車(chē)輛或滾筒將切割下來(lái)的煤塊運(yùn)輸?shù)降乇砘虻叵碌霓D(zhuǎn)載點(diǎn)或集煤器。該種結(jié)構(gòu)的運(yùn)輸機(jī)具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，整體運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性比較高。（2） “帶式”運(yùn)輸機(jī)。該類(lèi)運(yùn)輸機(jī)基于運(yùn)輸帶將采煤機(jī)切割下來(lái)的煤炭運(yùn)輸?shù)狡扑闄C(jī)、集煤器等這些設(shè)備。該種類(lèi)型運(yùn)輸機(jī)是電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行運(yùn)輸，整體運(yùn)行平穩(wěn)特性比較好，整體噪音也比較小。（3） “膠帶”運(yùn)輸機(jī)。該種運(yùn)輸機(jī)主要適合大傾角運(yùn)輸條件下的煤炭資源運(yùn)輸需求，尤其是在水平或垂直方向上進(jìn)行煤炭資源運(yùn)輸。該類(lèi)型運(yùn)輸機(jī)所用輸送帶具有比較好的抗拉性能，在斜向運(yùn)輸作業(yè)中的可靠性與效率較高。（4） “氣力”運(yùn)輸機(jī)。該類(lèi)型運(yùn)輸機(jī)主要是借助高壓氣流來(lái)輸送小顆粒煤炭或煤粉，具有布置靈活、運(yùn)輸距離遠(yuǎn)等特性，尤其適用于長(zhǎng)距離運(yùn)輸細(xì)顆粒煤炭，可以對(duì)煤炭資源進(jìn)行自動(dòng)化和連續(xù)性運(yùn)輸，整體生產(chǎn)效率得到顯著提升。應(yīng)用運(yùn)輸機(jī)，可以使煤炭綜采工作面的相關(guān)人力投入大大減少，勞動(dòng)強(qiáng)度、勞動(dòng)成本等都可以得到極大降低，可以更好地適用于不同工作面的布置需求以及實(shí)際煤層開(kāi)采方面的需求；可以減少工作面的作業(yè)人員和煤炭資源直接進(jìn)行接觸的機(jī)會(huì)，減少安全事故的發(fā)生，保障整體工作面作業(yè)的安全性。在運(yùn)輸機(jī)應(yīng)用中，要注意做好運(yùn)行維護(hù)及管理工作，保持正常運(yùn)行狀態(tài)，避免出現(xiàn)堵塞或者其他類(lèi)型的運(yùn)行故障。與此同時(shí)，要結(jié)合實(shí)際煤層開(kāi)采需求等實(shí)際情況，對(duì)運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行合理配置，提升運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行效率。

3.3液壓支架

在開(kāi)展煤礦綜采之前，現(xiàn)場(chǎng)人員要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件和情況，對(duì)液壓支架內(nèi)部系統(tǒng)進(jìn)行合理改進(jìn)與優(yōu)化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決采煤機(jī)結(jié)構(gòu)和液壓支架結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一等可能影響后續(xù)綜采作業(yè)的突出問(wèn)題。需要結(jié)合煤炭資源開(kāi)采生產(chǎn)作業(yè)在安全等方面的規(guī)定和要求，統(tǒng)一處理電氣控制系統(tǒng)、液壓支架系統(tǒng)等。充分利用采煤機(jī)上面設(shè)置的機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制器和傳感器等有關(guān)設(shè)備，降低液壓支架整體使用成本。增強(qiáng)液壓支架運(yùn)行的智能化水平，高效開(kāi)展煤礦開(kāi)采作業(yè)［4］。

3.4軟件平臺(tái)

采取智能化控制與管理方式對(duì)綜采作業(yè)中的有關(guān)設(shè)備開(kāi)展有效管控，其間要借助自動(dòng)化軟件平臺(tái)與信息系統(tǒng)的支持。在煤炭行業(yè)中，信息傳輸系統(tǒng)構(gòu)成的核心是以太網(wǎng)，可以借助無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)來(lái)打通地面和煤礦井下之間的信息傳輸渠道，可以結(jié)合智能化平臺(tái)運(yùn)行階段的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和控制，全面提高煤礦綜采作業(yè)的質(zhì)量與可靠性［5］。

4結(jié)語(yǔ)

智能化技術(shù)與設(shè)備在煤礦綜采工作面中的有效應(yīng)用，可以顯著提高煤礦綜采工作的質(zhì)量、效率和安全性。在煤礦綜采工作中，智能化技術(shù)的應(yīng)用種類(lèi)眾多，涵蓋了位置檢測(cè)技術(shù)、識(shí)別技術(shù)等，并且包含運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)、軟件平臺(tái)等設(shè)備，為了全面保證整體綜采工作質(zhì)量與效率，就需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件和需求，合理引進(jìn)和應(yīng)用智能化技術(shù)與設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

［1］張玥.煤礦工作面綜采設(shè)備智能化改進(jìn)和應(yīng)用研究［J］.自動(dòng)化應(yīng)用，2023，64（21）：242243.

［2］王安紅.淺析煤礦綜采工作面智能化技術(shù)與設(shè)備［J］.機(jī)電技術(shù)，2023，11（4）：2627.

［3］王晨曦.煤礦綜采工作面智能化開(kāi)采技術(shù)和發(fā)展方向［J］.能源與節(jié)能，2023，23（10）：148149.

［4］陳華.關(guān)于煤礦綜掘工作面設(shè)備智能化控制技術(shù)的研究［J］.煤，2023，32（10）：99101.

［5］張建建.煤礦綜采工作面智能化開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用及分析［J］.能源與節(jié)能，2023，23（10）：164165.

基金項(xiàng)目：河南省2023年科技攻關(guān)“智能化綜采工作面自適應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)研究”（232102220096）

作者簡(jiǎn)介：楊瑞彩，女，河南延津人，講師，本科，研究方向：高分子化學(xué)，聚合體化學(xué)。