智能化综采工作面应用与实践

智能化综采工作面应用与实践

王攀

陕西延长石油集团横山魏墙煤业有限公司   陕西榆林 719100

摘要：综采工作面是煤矿生产的最前沿，也是最复杂的工作环节。其设备数量多，设备之间互相制约、相互协调，任何单一设备都无法脱离其它设备而单独完成任务。同时这些设备的任何一个动作还受地质条件的限制。一个标准的综采工作面一般要由200-300台设备构成，核心设备有采煤机、刮板运输机、液压支架、转载机、破碎机和皮带运输机，其中仅液压支架就有100-250架之多。不熟练的工作人员，人工操作都非常困难，实现智能综采工作面的难度可想而知。对综合机械化采煤而言，先进的高生产能力设备，有助于产量和工效大幅度的提高。因此研究综采生产系统可靠性是十分必要的。

窗体底端

关键词：综采工作面；智能化；采煤技术

综采工作面是一个由采煤机、刮板输送机、液压支架、转载机、回采巷道运输设备、瓦斯与通风系统、管路、泵站、供电等组成的以开采为目的的复杂系统。综采工作面的生产设备主要包括采煤机、刮板输送机、液压支架、转载机、破碎机、胶带输送机、乳化液泵站等。这些大功率设备加上配套装置组成的自动化控制系统，将大幅度减少工人劳动强度，降低生产成本，提高煤炭产量，保证工作面的安全生产。

1. 智能化开采技术

1.1主要通过网络系统、电液控系统、监测系统和自动化控制系统，将自动控制、以太网、电液控、无线传输、视频、通信等多项技术，集中应用于综采工作面，对综采设备的工作状态实施远程监测监控、故障告警、故障记录，实现运输系统设备、泵站系统设备的一键启停、故障联锁急停、语音告警。同时，该技术还可实现采煤机记忆截割采煤、液压支架自动跟机移架、推溜和设备联动闭锁控制，保证了工作面各型装备连续安全高效运行。

（一）智能装备

1.1智能液压支架。现阶段所采用的智能液压支架系统中主要采用的是电液控制系统，但是该系统还没有实现对液压支架结构的有效整合，多是在支架形成之后再次增加的一个附属物。从而导致了液压支架的成本较高，管理精度也难以得到有效控制。通过支架液压系统以及液压结构的一体化设计，将传感器、控制器等控制系统与支架机械结构进行融合，还能够将支架整体成本起到良好的控制效果，对于支架结构的智能化发展也能够起到良好的促进意义。通过将远程控制系统融入到支架系统中的方式，也能够实现对液压支架的远程监控。

1.2 智能采煤机。在综采工作面中通过智能化设备的应用，能够对煤矿开采环节起到良好的控制效果，促进其安全管理质量与管理效率得以提升。这也使得智能化设备在煤矿开采领域中获得了良好的应用效果。智能采煤机自身还具备有功能化与智能化的应用优势，可以在结合了实际生产需求基础上进行管理功能的优化与调整。比如通过传感器技术与互联网技术的应用，还可以实现对煤矿综采面的协同管理，促进自动化管理水平进一步提升。

1.3位置监测技术智能化开采技术发展展望

智能化自适应开采技术的整个系统自下而上分为了四个部分，最底层的执行层、感知层、控制层以及最顶层的分析决策层。其中执行层包括了采煤机、液压支架、刮板运输机、转载机、带式运输机、泵站等一系列综采装备；感知层包括装备感知以及环境感知，装备感知主要是检测综采设备的压力、行程、倾角、电流等运行参数，环境感知层包括激光扫描、可见光视频、红外线视频、瓦斯、钻孔、地质勘探、掘进数据等环境参数；控制层为综采控制系统包括支架电液控制系统、采煤机控制系统、“三机”控制系统、集成供液控制系统、供电控制系统等；分析决策层包括了由综采装备的工况数据建立的数据仓库、包括多信息融合的综采工作面三维物理仿真、工作面找直、煤岩识别、上窜下滑测量等功能组成的智能分析应用以及可以实现采煤机截割模板和支架全程自适应跟机的智能决策应用。工作原理为：执行层的装备通过大量传感器感知自身的工作状态，通过激光扫描、可见光相机、火灾标志性气体传感器以及相关地质数据进行工作面地质环境的感知，通过将传感器获得的大量数据构建成数据仓库，并且利用三维可视化技术建立工作面的三维模型，在此基础上进行工作面找直。最后将智能决策下发给综采控制系统进行控制，实现感知、分析、决策、控制的闭环操作。

（二） 智能化采煤技术在综采工作面中的有效应用
2.1对采煤机的位置进行调整和确定是首要环节。相关领域工作人员在实践研究中发现，在对采煤机位置以及导航实施自动化监测的过程中，惯性导航技术的功能逐渐突显出来。该技术应用中，需要对陀螺仪以及加速度计算等进行充分应用。然而，长时间施工中应用这一单一化技术，会导致一定的误差产生于监测当中，因此为了降低误差，应注重发挥是闭合路径算法等技术的辅助功能。针对综采工作面来讲，在实施位置监测的基础上，能够为自动导航提供保障，在这一过程中可以降低人工下井开采的概率，针对大型工作面来讲，人工开采可以直接被这一智能化技术所取代。

2.2记忆采煤技术

综采工作面中应用智能化机械设备，首先应确定采煤区域，同时加大对采煤工作水平面的控制力度，在此基础上实施纵向切割。现阶段，为了满足全智能化机械采煤需求，我国加大了对记忆采煤的应用力度，提升了控制采煤机的效果。首先在采煤示范中应由专业司机实施采煤机操作，在此基础上进行数据记录的过程中，需要对智能操作系统进行充分应用，搜集而来的数据能够为智能化采煤提供依据。

2.3智能刮板运输机装置

基于加快煤炭输送速度的目的，需要定期检测刮板运输机设备的直线性情况；从采煤机装置的支撑角度来说，应该保证一定的平整性。并且需要针对支架之间相对范围、彼此影响的情况加以管控和测定。以规避下滑上窜作为目的，需要科学分析相关刮板运输机设备的定位情况，并加大智能刮板运输机设备的研发力度。

2.4远程控制技术

当前行业人士研究了一种远程控制技术，主要就是能够整合地面远程干预综采体系下，灵活的运用综采设备控制系统、工作面视频监控系统以及井上下数据通讯系统等多方面的性能。站在地面监控系统下进行分析，常见的有计算机、远程控制系统、地面语音系统等多个部分，其中针对综采设备信息或者是其他数据来讲，能够很好的作用到井下部分的数据通讯系统当中，整合井下与井上两个结构的环网，将获取到的数据信息传输到地面监控系统当中，因为从地面监控系统下出发，能够围绕综采设备信息及其监视到的画面内容，灵活的控制好井下的综采设备，不仅能够智能化启动与开关，而且也能够实现对整个设备运行过程中精细化的监督与管理，如果在设备运行过程中出现故障问题，此时也能够第一时间的报警，提醒内部工作人员能够及时的进行处理与诊断，最为关键的是，过程中所有环节留下的数据信息，能够及时的做好存储工作，不容易丢失的同时，给后期人员日常工作的良好进行提供有力数据支撑。远程自动化控制系统也能够实时将监督的画面传输到地面监控中心，营造良好的生产氛围，可将井下监控中心的设备从煤安设备变为地面工业设备。

结语

煤矿智能化开采是一项综合性很强的技术，一方面可以包括煤矿自身技术外，另一方面还包含了的跨专业和外学科等多个方面的知识，是一项综合性前沿的技术，这是未来我国煤炭行业在一段时间发展过程中主要发展方向，采用煤矿智能化开采技术可以更好的完成煤矿开采作业。

参考文献

[1]于健浩,祝凌甫,徐刚.煤矿智能综采工作面安全高效开采适应性评价[J].煤炭科学技术,2019,47(03):60-65.

[2]张海军.薄煤层综采工作面智能自动化优化开采应用实践[J].水力采煤与管道运输,2019(04):54-56.