煤矿开采工作面矿山压力特征的分析

煤矿开采工作面矿山压力特征的分析

张博彦

鄂尔多斯市矿山应急救援指挥中心内蒙古鄂尔多斯市 01

摘要：随着科学技术水平的不断提高，促进我国工业技术和网络技术水平的不断改进，相应的也影响到我国产业动向的变革，未来产业的发展越来越倾向于智能化发展，我国煤矿工作受到工作性质和恶劣环境的影响，其安全隐患问题一直是行业内人士关心的重要问题，随着智能化、科技化水平的不断提高，有关专业技术人员逐渐将智能化融入到煤矿开采工作中，煤矿综采工作面智能化开采的应用不仅可以实现无人开采的目标，还可以大大促进煤矿综采工作的开展，是适应时代发展的一项技术革新。文章对煤矿综采工作面的智能化设备与开采技术进行了研究，以供参考。
关键词：煤矿开采；综采工作面；智能开采

一 煤矿无人工作面开采技术特点分析

煤矿无人工作面开采技术特点如下：

第一，能较好地适用于各种煤层开采。煤层有薄、中厚、厚及特厚之分，无人工作面开采技术可以适用于任何一种煤层，应用范围非常广泛。例如，开采薄煤层时，可利用无人自动化刨煤机进行开采；开采中厚和厚煤层时，可利用一次采全高无人化进行开采；开采特厚煤层时，可利用无人放顶煤进行开采。
  第二，安全指数高。煤矿无人工作面开采技术通过控制关键生产设备，实现了工作面生产作业流程的自动化、无人化，具有开采安全性高的显著特点，可以最大程度地降低煤炭开采事故。
  第三，开采技术水平先进。该项技术汲取了传统开采技术的优点，弥补了其不足，同时，还融汇了国际上先进的工业生产技术，可以完成高瓦斯煤层瓦斯的预先释放，利用自动控制技术以及新型开采设备，还能实现智能化煤矿开采，减少了人力采矿中出现的各种问题，使得煤矿开采效率得到极大提高，开采方式得到极大创新。
  第四，实现了科学采矿。煤矿无人工作面开采技术可实时监控煤矿开采工作，提前预警灾害与事故，基本能实现科学采矿，将煤矿开采安全事故降至最低甚至是零，能有效保障煤矿工人的人身安全和企业生产效益。

二 煤矿综采工作面相关智能化开采装置探讨
  2.1智能采煤机装置概述
  对于智能采煤机装置来说，能够紧密参考采煤技术具体的需求情况，合理设计出多样化的运行形式，达到对联动管控刮板输送机设备和支架有效协调的效果。利用先进的MEMS传感器技术，完成采集采煤机支架运行状况的任务，同时合理预测采煤机具体位置关系计算和运作轨迹的情况，实现闭锁采煤机与其它相关设备有效联通的目的。运用智能采煤机装置，能够以自动的形式，完成煤炭分界的科学探测任务，并结合有关采煤技术，逐渐形成一个系统化的煤矿开采体系。在有关监控中心当中安设一台采煤机远程操控平台，并和采煤机装置的位置监测系统实现通信，以便获知采煤机装置具体的运行方向。
  2.2智能液压支架
  针对煤矿综采液压支架电液管控系统而言，属于支架生产以后的一个其附属产品，并没有在液压支架结构当中实现引入，后续的相关支架产品应该进行设计之初，便运用到电液管控系统，使支架相应的机械结构、控制器以及传感器等装置实现统一化，降低了支架的成本，达到提高支架自动化能力的目的。在有关监控中心当中安设一台液压支架远程操控平台，把相应的工作面视频、电液管控计算机界面当成主要的形式，并借助支架远程控制台，达到远程管控液压支架的目的。由于煤矿综采工作面液压支架电液控制系统得到了广泛的应用，促使采煤机设备的支架得以自动化。

三 煤矿综采工作面智能化开采技术
  3.1实时管控协议技术
  基于达到远超遥控煤矿综采工作面情况的目的，应该尽可能减少传输视频延时的现象，并根据支架和相关采煤机装置的控制要求，使视频端的延时能够维系在40ms当中，由此需要煤矿综采工作面的摄像、传输、图像的解码以及储存的能力更强。由于被较长距离工作面所干扰，对采煤机装置的周边、刮板运输机链条、胶带运输机的出煤口以及工作面支架等位置进行采集，并以视频的形式加以呈现，并对摄像仪自身的容量因素予以考虑，科学利用基于以太网的数字化视频控制系统，达到双绞线传输的方式，无需布线，不过在数字视频系统当中的信号呈现到显示器以前，应该科学完成传输、编码、解码以及数字化等操控任务，由此造成时间延迟超过了200ms，需要对采集、传输以及呈现等环节加以不断改进。
  3.2综采装备核心智能控制技术
  控制装置是综采装备智能化的核心，是直接关系到装备智能化程度的因素。要实现综采装备智能控制，必须对现有控制方式进行智能化控制改进，针对液压支架智能推移提出一种新的智能推移控制系统。在调整支架时，该液压支架智能推移控制系统能够利用传感器实时确定支架实际位移模型，从而确定支架及刮板机在推移动作中的实际位移值；将该数值与系统预设值进行比较，得到实际修正值，从而决定支架接下来的动作及动作值，使整个推移控制过程形成一个闭环控制，使系统在整体控制运行中能够根据实时监测的支架和刮板机实际运行情况，对后续的推移位移值进行实时修正，使支架在推移过程中保持直线性和同步性，实现对支架推移的精确智能控制。基于矿井地质勘探信息搭建待开采煤层全信息模型，并且在巷道掘进过程中利用物探、钻探等技术方法对待开采煤层、煤岩分界面进行辅助监测，利用实际探测结果对煤层全信息模型进行修正，实现对煤层、煤岩分界面的预测判断；应用惯性导航技术对采煤机的行走位置及三维姿态进行实时监测，利用轴编码器对采煤机位置姿态进行二次校验；基于煤层、煤岩界面预测判断结果，对采煤机的截割路径开展超前规划，根据采煤机位置的精准定位及煤层、煤岩界面预测结果对采煤机摇臂摆动角进行控制，满足工作面不同位置处采煤机滚筒截割高度的自适应调节，实现采煤机截割高度的智能化调整。

  3.3视频监控技术介绍
  对于煤矿综采工作面模拟采矿系统而言，主要借助提升虚拟现实技术，进而建立起一个三维采矿环境，实现模拟相关运行技术设备以及采煤过程的目的。利用此系统，可以和相应的操控人员实现一定的互动，并能够穿越全部的空间到达该系统所模拟的所有区间内。依靠此系统，既明确了空间的状态、物体运作的管控，又可以辨识物体，准确输入与处理输入相关信息。这当中，最大的特点为建立了一个与现实十分近似的采掘三维环境，同时借助先进的计算机技术，能够清晰地呈现出采矿的情况，进而获取相关设备运行的相关参数、动态化图像等等，其中包含了相关设备的产能、间距以及时间等信息情况

结语
  综上所述，基于持续发展的采煤产业影响下，人们不断地提升安全意识，在信息化社会的支持下，煤矿综采工作面的智能化开采是发展方向。为此，只有加速综采工作面的智能化开采，才可以推动煤矿技术的不断进步，以使国内的煤矿企业从劳动密集型转变为人才密集型，有效地统一信息化与智能化，国内的煤矿企业才得以可持续发展。
参考文献：
  [1]袁亮.煤炭精准开采科学构想[J].煤炭学报,2017,42(01):1-7.
  [2]谢和平,王金华,申宝宏等.煤炭开采新理念:科学开采与科学产能[J].煤炭学报,2012,37(07):1069-1079.