煤矿智能无人采煤技术的研究

煤矿智能无人采煤技术的研究

范攀登

淮北矿业股份有限公司袁店一井煤矿 235100

【摘　要】无人工作面工程具备非常强的综合性特点，不仅可以实现煤矿开采工序的无人化及智能化，同时还能通过应用自动识别及定位等关键技术，来有效降低煤矿作业安全事故。本文着重研究智能无人采煤技术问题，工作面的全面开展。本文围绕煤矿智能无人采煤工作面开采关键技术进行了分析和探讨，希冀能为实践提供一定参考。

【关键词】煤矿开采；无人工作面工程；智能无人采煤技术

煤矿生产作业中，人们日益关注煤矿生产的安全以及可持续发展问题。采煤工作面是重要施工场所，采煤人员在开采煤炭的过程中也会受到一些因素的影响进而遇到瓦斯、火灾等一系列问题，而这对于采煤人员的生命及财产安全也会造成极大的威胁。为此，探究煤矿智能无人采煤技术显得非常关键，其是保障煤矿生产零死亡率的关键技术支撑。

一、煤矿智能无人采煤技术的优势

（一）技术构成

第一，采煤机智能定位系统。定位煤机的关键技术是电磁感应技术、超声波探测技术、红外探测技术等。要想有效开发此系统，应做好下面两点：一是建构采煤机动力模型，确保采煤机在适应开采条件的基础上运行的稳定性。二是实现动态目标速度与位置的精准确定，提升计算的量、精度以及转换坐标，分析高效、科学的求解策略。

第二，定位煤机系统和三级配套系统。综采工作面完成的工序需要借助可弯曲刮板输送机、自移式液压支架、双滚筒采煤机。为了使智能化的输送机推移、移架、割煤过程实现，需要准确定位采煤机。定位采煤机的技术有红外探测技术、电磁感应开关技术、超声波探测技术等。

第三，调高滚筒摇臂系统和辨识煤岩分界系统。煤跟岩石存在较大差异的硬度系数，倘若采煤机割岩石，那么其截齿将被损坏，要么会更换滚筒。为了全部采出整层煤，需要结合摇臂调节采高。为此，在采煤机进行割煤时，需要密切配合滚筒摇臂调高系统与煤岩辨识系统。

第四，抗干扰系统和双向通信控制系统。智能无人采煤的关键支撑在于稳定的通信技术。通信控制系统可以结合信号的收发准确控制综采装置，主要有超前和端头支护段控制系统、三机配套控制系统。

第五，监测与诊断设备状态系统。因为采煤工作面面临非常复杂的工作环境，设备的异常现象往往会形成，需要监测设备的参数和应用故障诊断系统。

第六，辨别与处理地质结构系统。要想切实使无人化综采实现，务必对一系列的地质结构进行准确识别，且能够及时通过该地质构造。

（二）技术优势

第一，拓宽了开采煤层的范围。随着长时间开采煤矿，煤矿地表储量日益降低。为了得到大量的煤炭资源，煤矿开采技术的发展方向是纵深化。在开采深层煤矿时，传统的开采技术受到一些限制，工作效率和安全性都比较低。而新的煤矿智能无人采煤技术能够有效地处理一系列的技术难题，且适宜在各种层面开采煤矿，从而使煤矿开采的范围拓宽。

第二，提高了开采的安全性。煤矿智能无人采煤技术较为凸显的优势在于安全性，煤矿开采结合智能控制机械进行，可以降低事故出现率，从而降低相应的损失。

第三，实现了信息化和机械化开采。在煤矿开采中应用机械控制技术和信息技术，可以实现开采效率的大大提升。应用信息化机械实现开采，防止了环境因素影响导致的问题，从而确保更加高效地开采。

二、采煤工作面智能无人采煤关键技术应用

（一）煤炭机械定位技术

在进行煤炭开采时，综合采集工作面的主要流程是由双滚筒式采煤设备、自动移动式液态压力支架以及可弯曲刮板运输设备进行实现和完成。在日常的煤炭开采过程中，为了方便维护煤炭开采现场的顶板结构安全和稳定性，其液态压力支架大多数采用的是及时支撑维护的方式，其中进行煤炭采集过程中，采煤设备首先需要进行割煤操作，随后使用采煤设备以及8～12台移动模式的支架，再次滞留后，将8～12台移动模式的支架推移至移动刮板运输设备中。而为了有效地实现割煤、移动支架、推动运输设备等操作方式的智能化，采煤设备应该及时并且准确地将现场需要采集的区域进行定位，只有这样，操作才能致使采煤工作顺利开展。而现阶段，我国现有的采煤设备定位方式主要有电磁感应开关系统、超声波数据探测系统以及红外线探测系统等。而这些技术虽然在小范围内的综合采矿工作进行实验和测试，但仍然需要进一步实验和数据验证。

（二）煤炭岩层分辨技术

煤炭与岩石自身的相关硬度系数差别较大，如果使用煤炭采集设备切割岩石，会损坏大量的设备截齿，甚至会导致滚筒结构受到破坏而更换，而在实际的采煤工作中，要想完整地将整个煤炭层取出，就需要设备结构中摇臂的调节进行实现。所以，采煤设备进行割煤的过程中，煤炭与岩石额分辨系统应该与结构中滚筒摇臂进行紧密的结合，实现有效开采。

（三）抗干扰技术

对于无人采煤工作面开采技术来说，有效的通信系统是实现智能化无人工作面的重要保障，而通信系统结构中，可以通过发出与接受相关信号，实现针对综合采煤设备的准确控制，其中，综合采煤控制系统的重点结构主要由三机配套系统、设备控制端头以及超前支撑保护段控制系统组成。

（四）设备监控诊断技术

由于采煤工作中，实际的作业面所面对的采煤环境十分复杂，设备极易出现各种异常问题和情况，所以技术人员在进行煤炭开采过程中，应该针对设备运行的实际状态和煤炭开采环境，布置和设置设备应用参数的监控。比如，设备油液的实际位置、设备油液的实际温度、截齿自身的磨损程度、煤炭设备整体倾斜角度以及传输设备弯曲角度等。

（五）地质判断处理技术

我国煤炭井下的地质结构复杂性处于世界的首位，而在实际的煤炭开采过程中，要想真正实现无人化状态的综合开采面，就必须要求煤炭开采设备结构中，具备强大的地质构造识别系统，并且通过了解地质的主要构造，比如，地质断层参数等，检测到相关的断层数据参数，并且在系统结构中快速并且准确地分析出解决地质断层的技术方法。

三、结语

综上所述，煤矿智能无人采煤工作面技术，全面打破了传统煤炭开采技术的限制和约束，但是，面对科技和社会的快速发展，仍然存在着许多技术、安全性的问题需要进一步探索和解决，只有不断地进行技术突破，建立更加完善、明确的技术体系，才能使煤炭开采工作发挥出自身更大的资源和经济价值。

【参考文献】

[1]郭朋超.煤矿智能无人采煤工作面开采关键技术分析[J].中国设备工程,2020(22):212-214.

[2]郝少鹏.煤矿智能无人采煤工作面开采关键技术[J].石化技术,2020,27(09):175-176.

[3]周至刚,谢金锁.探讨煤矿智能无人采煤技术[J].中外企业家,2020(01):138.