煤炭智能化无人开采的现状与展望

煤炭智能化无人开采的现状与展望

王刚

菏泽煤电公司彭庄煤矿山东菏泽274700

摘要：在我国煤炭开采行业中，安全事故时有发生，带来巨大的经济损失和人员损失，为提升煤炭开安全生产水平，不少煤炭安全生产技术应运而生。无人化开采技术具有防止煤炭过度开采和减少开采人员数量两大方面的优势，在未来的煤炭行业中，无人化开采技术将会被广泛的应用。

关键词：煤炭智能化；无人开采；现状；展望

一、无人化开采概念

无人化开采指在煤炭开采过程中，技术人员不必进入矿区进行开采工作，利用现代化的科技设备，在一定的距离范围内通过对控制台的操控，实现对各种设备的远程性操控，有效的减轻工作人员的工作负担，减少煤炭开采工作的工作量。另外，在保证矿井环境情况安全的基础上，工作人员对开采工作进行质量检查，对开采设备进行必要的维护和修理，以确保开采设备正常的工作状态。在煤炭的采掘与装卸的过程中，依赖机械进行开采工作的整套流程，由井下输送机与液压支护进行运输和支护，依赖现代科技中的智能化和自动化的控制方式对煤炭开采的各个工序进行机械化作业。

二、煤矿无人开采技术的特点

1、开采范围大。随着国内对能源的需求量越来越大，煤矿开采也需要逐渐向深部发展，这时候传统的开采技术已经逐渐不能满足经济发展的需要，在深部资源进行开采不仅没有良好的效果，还存在很大的安全隐患。所以就出现了无人开采技术来应对深部开采的需要，该技术开采的范围广，对于各种厚度的煤层适应性较强，在短时间内得到了很大的发展，并且在逐渐的推广，相信煤矿无人开采技术会有更加广阔的发展前景。

2、安全性高。煤矿无人开采技术是实现了开采的智能化和少人化、无人化，所以对煤矿的开采来说是降低了伤亡率，保证了开采工作的安全性。

3、水平先进。和传统的开采技术相比，无人开采技术是非常先进的，更加安全和智能，符合当今智慧矿山及智能化矿井的生产要求，所以前景广阔，发展空间巨大，同时，无人开采技术是面向未来的一种技术，它会随着信息技术和自动化水平的提高而不断的完善。

4、遵循原则。煤矿无人开采技术的广泛应用不仅仅提高了煤矿开采工作的效率，还对煤矿开采工作的方式进一步完善。为了能够更加适应煤矿无人开采技术，煤炭企业需要根据无人开采技术的内涵和特征来对生产组织的形式进行设计，需要将科学采矿的思想作为工作的指导，来不断的完善煤矿无人开采技术的系统安全，不断的降低工作的危险性，让煤矿开采工作变的更加安全。

5、效率高。煤矿无人开采技术对传统的开采技术优点进行继承，并且在这些优点的基础上实现了智能化和自动化，不需要所有操作都依靠人工来完成，可以选择现代化的设备来代替人工进行操作，这样有效的减少了人力资源的浪费，并且不需要大量的费用来培养人才和雇佣人才，也能够提高工作的准确性，有效的降低工作中可能会出现了人为失误现象。此外，在技术中还存在安全专业系统以及灾害预警预测系统等，那么在开采煤矿的时候，危险程度会进一步降低，煤矿行业的效率和效益会不断的提高，使煤矿企业更具有市场竞争力。

三、煤炭智能化无人开采技术现状

1、采煤机记忆截割技术。通过在采煤机牵引部安装位置传感器，在控制器中利用位移信息计算采煤机位置，实现了采煤机精确定位。研发出了符合煤矿实际生产工序的采煤机记忆截割程序，有效解决了回刀扫煤不彻底、三角煤截割与端头支架自动跟机拉架、推溜等问题，实现了采煤机在工作面内自动记忆截割。

2、远程控制技术。我国成功发明了地面远程干预型综采控制系统，包括综采装备控制系统、工作面视频监视系统、井上井下数据通讯系统与地面监控系统。地面监控系统包括远程控制系统、地面语音系统；综采装备控制系统安装于井下综采工作面；综采装备信息及监视视频图像信息通过井下数据通讯系统经由井上井下环网传输到地面监控系统中，地面监控系统据此对井下综采装备进行控制，包括启停控制、运行状态监测、自动化开采、远程干预、故障诊断及报警、历史数据分析等。该系统有效地将井下监控中心功能转移至地面，极大地提高了开采人员的安全性。

四、智能自适应开采技术模式

1、直线度控制和水平控制技术。如果在推进过程中，输送机及支架等设备没有排列整齐，会在推进中产生阻碍，使得输送机、支架等呈现过度弯曲状态，从而对设施造成损坏，而直线度控制技术可以避免这种情况的发生。这项技术能保证刮板输送机和液压支架整齐的排列在一起，并且有序的持续性向前推进，同时确保在工作面倾斜长度方向上综采装备处于直线状态。水平控制技术的目的是自动控制采煤机和输送机进行俯仰和倾斜动作，其控制依据是地理信息数据，利用工作面高精度惯性导航系统，将煤层地质特征精确绘制出来的三维地质模型。

2、自适应调高技术。自适应调高技术在智能自适应开采技术模式有着很重要的作用，关系着该模式的应用能否成功，是其核心关键技术。该技术目前已较为成熟，在实际采煤工作中被广泛应用。自适应调高技术是由两种重要技术组成，一种是煤岩界面自动识别感知技术。要实现无人自动化开采，其前提条件就是煤岩界面自动识别感知技术。该技术能根据煤岩赋存的弯曲程度，使采煤机在割煤过程中对滚筒高度进行合理的调节，确保得到高质量煤炭，并能提高采煤效率。但由于已知煤层界面赋存弯曲程度复杂且多样，煤岩层自动识别感知存在着不确定性，对自适应调高技术的发展有着很大的阻碍。自适应调高技术的另一种组成技术是智能化控制技术。该技术是根据煤岩层界面的识别曲线，调节滚筒实时高度，智能化控制能达到几十毫秒的控制延时，为滚筒的调节争取时间。

3、自动调度控制技术。自动调度控制技术处于研究阶段，还没有在实际工作中正式运用。自动调度控制技术是利用智能控制系统，根据煤炭生产需求量，计算采煤机的推进速度及采煤速度，从而对其进行自动控制，达到按需生产的目的。在计算采煤速度以及推进速度时，是以需求量作为主要参数，以工作面倾角、煤层厚度、瓦斯、运输能力等参数为辅，综合计算得出。

五、煤炭智能化无人开采技术展望

1、三维激光扫描技术。该技术作为近年来在地面勘测与无人驾驶等领域兴起的非接触式测量技术，具有传统测量手段无法比拟的高效率与高精度，可以被作为井下环境与装备的三维轮廓感知与定位的重要手段。澳大利亚联邦科学与工业组织已就这项技术推出其第一代井下三维激光扫描设备———ExScan，该设备可用于井下环境三维激光扫描获取点云图像，北京天地玛珂电液控制系统有限公司已经与澳大利亚联邦科学与工业组织就ExS-can在井下的应用研究展开合作，该项技术将在井下环境建模与定位测量领域扮演至关重要的角色。

2、机器人技术。该技术将广泛应用于井下工作面巡检与数据采集，以形成重要的感知平台。目前北京天地玛珂电液控制系统有限公司正在研制井下工作面轨道式巡检机器人并展开工业性实验，该机器人运行在刮板输送机轨道上，能够搭载LASC、ExScan、高清/红外摄像头、拾音器等多种传感器，实现工作面快速巡检采集数据与开采作业跟机两种模式。该款机器人有望成为薄煤层下智能化无人开采技术的重要核心装备。

结语

随着先进制造、传感、计算科学技术等相关基础行业的发展，随着技术条件水平的不断提高，煤炭智能化无人开采这条使煤矿开采减员提效、绿色安全的必由之路必将实现。

参考文献

[1]索智文.煤矿综采工作面无人化开采技术探究[J].工矿自动化，2018（01）：23-25.