综采工作面智能化技术与装备的发展研究

综采工作面智能化技术与装备的发展研究

闫俊轩

山西晋煤集团坪上煤业山西晋城048203

摘要：煤炭行业是带动我国经济发展的重要产业之一。随着我国科技人才的不断涌现以及智能化技术的不断发展，煤炭行业在技术和装备上都有了新的突破和发展。综采作为开展煤炭开采工作的方法之一，适用于煤层稳定，顶板坚硬，无断层缓倾中厚煤层及厚煤层分层长臂法开采。综采工作面的范围比较大，技术要求较高，我国对综采工作面的现状和发展做出了许多研究。因此，本文将对综采工作面智能化技术与装备的发展展开详细的论述。

关键词：综采工作面；智能化；技术与装备的发展

一、综采智能化技术的概念及特征

综采是煤矿综合机械化采煤的简称，一般是指机械化达到95%以上的开采方式。综采智能化技术的三要素是智能感知、智能决策以及自动控制或者自动执行。自动化技术是智能化技术的基础，所以，智能开采技术与自动化开采技术不管在自主学习和自主决策功能方面，还是在自主感知、自主控制、自主修正等方面都有一定的联系和区别。综采智能化技术不仅不受外界环境的影响，而且为实现无人开采技术的目标做出了巨大的贡献，其工作面智能化技术的发展对液压支架、采煤机、控制工作面的系统等方面实现了智能化控制，而且在工作面运输设备方面有了很大的突破。

二、现阶段我国综采工作面智能化技术与装备的发展

（一）现阶段我国综采技术发展的现状

综采智能化是一项以井下控制功能为核心的复杂的系统工程。我国综采工作面能否保持直线或与巷道保持正交关系以及在综采过程中为刮板输送机提供受力点的关键在于工作面的自动导航系统技术的发展。综采工作面的导航系统是由三维定位一步步发展而来的，而我国现阶段在进行系统操作的过程中，可以通过加速度计和陀螺仪进行导航为采煤机提供相关的地理信息。但是，这种导航系统在某些方面存在较大的误差。因此，可以适当的引进地理信息系统技术来为采煤机进行导航工作。

（二）现阶段我国综采装备的发展现状

由于在综采工作的过程中部分设备需要分散控制且控制率较低，所以将智能化控制技术引入到综采工作中来。我国传统的综采工作面的液压支架是用附加的电液系统进行控制的，不能完全将控制器与传感器等设备连接在一起。因此，在综采的过程中将液压支架换成智能液压支架，不仅可以在生产的过程中得到较高质量的产品，而且可以实现支架的远程操控，让支架的自动化程度有一定的突破，真正的实现“三直两平”。在综采工作面智能化过程中，不仅引进了智能采煤机、智能刮板输送机等设备，而且可以利用电力载波和光纤等多种形式进行通信，加强了监控工作的力度，促进了综采工作面智能化技术的发展[1]。

三、对综采工作面智能化技术与装备发展的研究

通过相应的研究工作，可以利用控制算法的方法得到相应的数学模型，然后促进综采工作向自动化发展。

（一）综采自动化技术

随着光电技术人才的不断涌现，科学技术的不断发展和进步，我国综采工作面智能化技术与设备的发展不断有了新的突破，逐渐与高度自动化并肩。现代科技自动化的不断发展为综采工作面智能化技术与设备的发展开拓了新的发展领域。综采工作面中的部分滚筒可以利用红外线、无线电波等技术，研制出高分辨率的传感器设备增加煤岩界面的识别率。在对综采工作面的高度进行自动检测和自动调整时，可以利用现代高科技技术设备（例如：雷达探测仪）来进行[2]。

（二）工作面设备

煤炭综采技术要求工作面的角度定位必须达到0.01°的精度。而液压支架在综采工作面进行工作时容易受到煤尘的影响而不能进行常规的激光定位。因此，在综采工作面智能化技术方面考虑到外界因素对支架的影响，可以利用高精度传感器将输送机直线度检测控制的技术提高，保障装备和支架能够进行自动调直，综采工作面斜面长度方向始终保持直线，从而实现综采技术设备的自动化。在煤炭综采工作面中利用自动化系统设定记录相应的数据，然后利用编码器、斜角传感器等设备进行数据的采集，最后根据“数据切割”采集的数据自动调整滚筒的位置进行“记忆采煤”。这就是现阶段综采工作面中常用的“记忆采煤”技术。除此之外，采煤工作面上的设备电磁探测、光学探测、放射性探测等技术应用其中，为综采工作的顺利展开提供了便利。

（三）智能开采技术

智能开采技术是综采工作面智能化技术发展的表现形式之一。在薄煤层地区开展综采工作时可以根据采煤工艺和综采设备之间的联系来设置采煤机、液压支架以及可视化远程监控设备。工作人员可以通过远程操作技术，对采煤机的运转工作进行实时操控。安装采煤机和液压支架时要充分利用设备上的红外线发射及接收设备对其位置进行掌握。通过自动化技术实现液压支架自主按照工作流程开始施工，使采煤生产工作持续不断的进行，设定采煤机记忆割煤及远程干预控制工作时，要根据示范刀所记录下来的相关数据，开始自动运转工作[3]。在煤流系统设定时，要将运输系统集中控制，以便按顺序对及其进行开启或停止（逆煤流开，顺煤流停）工作，并且要适当的调节系统煤流的平衡，超前支护、巷道设备以及泵站系统都要进行一定的远程操控。在综采工作面上进行工作时，还要在必要的地方安装专用的摄像装置，提高工作的可视化，让远程工作更加轻松，加大智能化开采技术的使用力度。

（四）综采工作面上的“透明开采”技术

“透明开采”技术即为将整个开采系统转为“透明化”。煤矿井下的综采工作环境是无法预计的，很难清晰全面的了解和掌握附近已开采到的裸露的岩石的状况。由于现代科学技术还并未达到真正的“透明化”，因此。在开采过程中，对周围岩石的变化很难察觉到，因而存在一定的危险性。部分试点实施的三维GIS系统在一定程度上实现了“透明开采”，推进了煤炭综采智能化技术的可视化发展[4]。

（五）综采工作面的智能化设备

综采工作面的智能化设备包括三维地理信息支架推进设备、全自动化设备、以及智能机器人设备等。将三维地理系新技术与支架推移技术相结合有利于分析与矿山相关的三维地理信息。全面自动化设备的出现为无人化模式工作打下了技术基础。我国现阶段机器人设备虽然没有真正的全面实施，但是为实现井下无人目标打下了坚实的基础。

总结：

随着中国科技的不断发展，自动化技术不断有了新的突破。综采工作面智能化技术与装备的发展，不仅提高了产量和工作效率，集中生产煤炭，摈弃了传统综采技术中的缺陷，引进了先进的自动化技术，增加了资源的利用率，实现社会资源的可持续化发展。即使现阶段我国人才的科技创新技术能力有限，在综采工作面智能化技术方面还尚未成熟，也为煤炭产业向无人化开采技术打下了良好的技术和设备基础。

参考文献：

[1]范京道.大采高工作面智能化综采关键技术研究[J].工矿自动化，2018，44（12）：1-8.

[2]朱明鎏.综采自动化开采技术在倾斜工作面的实践应用[J].价值工程，2018，37（34）：274-277.

[3]焦金成.矿井采煤工作面自动化智能化技术及装备发展探析[J].科技风，2018（28）：79.

[4]郝勇.综采工作面装备与工艺研究及应用[J].矿业装备，2018（03）：15-18.