煤矿智能化综采工作面系统设计与应用探讨

煤矿智能化综采工作面系统设计与应用探讨

康兴龙

（ 华亭煤业集团新柏煤矿有限责任公司，甘肃 崇信 744201 ）

摘要：在煤矿开采过程中引入智能化技术，有效地促进了我国煤矿企业逐渐向着技术性人才过渡，提高了煤炭行业的经济效益，保证了煤炭质量。目前我国在煤炭开采中智能化使用中缺乏一定的概念意识、关键技术的不足等多种因素的影响，使得智能化无法在煤炭开采中得以有效运用。基于此，本文将对煤矿智能化开采模式与技术路径进行研究。基于此，本篇文章对煤矿智能化综采工作面系统设计与应用进行研究，以供参考。

关键词：煤矿智能化；综采工作面系统设计；应用分析

引言

现如今，我国的煤矿自动化技术已经步入了快速发展阶段，在实际的综采工作面进行的过程中，各个企业都大量投入了采煤机、液压支架以及运输设备等重要机械设备，以实现自动化的控制与运输。进入21世纪，我国的高新科技产业快速发展，大数据智能化与采煤技术充分融合，成为智能化采煤工作面开采技术应用的大势所趋。智能化采煤工作面开采技术应用复杂、设备种类多，对系统及人员方面提出更高要求。通过各种技术的应用能够在很大程度上降低采煤工作所需要投入的劳动力，但因综采工作面的地质条件较为复杂、煤层储存变化大等特点，在实际的智能化技术应用的过程中，仍然需要安排技术人员进行技术干预与操控。希望本文所研究内容能为相关公司的发展提供一些可参考的应用经验。

1加强煤矿智能化综采工作面系统设计的必要性

煤炭的智能化综采工作主要的目的就是为了达到机器设备的智能化投入使用，降低人工成本，甚至可以将工作人员的数量降至最低，而整个综采工作的重心主要在三机的共同配合下推进工程进度。对于三机而言，主要包含液压支架、采煤机和刮板输送机三部分，三个设备共同发展来促进整体工作面的进步，不仅如此，该工作方式的使用还可以促进我国煤炭行业中综采工作面的完善和进步，提高我国煤炭整体行业技术在世界的地位，进一步促进先进综采技术融入我国煤炭行业，加快整个煤炭行业的快速发展。

2智能化开采技术的应用现状分析

目前我国在进行煤矿综采工作的过程中，运用远程管控采煤技术以及智能无人采煤技术是最为广泛的。这两种智能开采技术对于提高整个煤矿开采的效率都有着非常重要的作用。而在进行煤矿综采工作的过程中，由于现场施工环境复杂，一旦发生爆炸或者透水等事故，现场技术人员自身的安全就会受到威胁。另外，在煤矿综采工作过程中，所运用到的设备系统非常复杂，如果操作人员不够专业，非常容易操作不当，从而引发安全事故。每个设备系统都有着不同的操作方式，这对于人工的消耗量也是非常大的，所以在这种情况下就急需智能化开采技术来解决这一系列问题。我国目前在进行煤矿综采工作面使用智能化开采技术的过程中，尚存在着一些问题，主要体现在三个方面：①在使用自动化以及智能化设备进行实际工作的过程中，无法满足高精度仪器的工作情况。②在运用自动化以及智能化设备进行工作的过程中，无法实现精准的定位，因此，在这种情况下还需要不断的发展三维地质模型的模拟工作。③目前所运用的自动化开采配套设施无法达到综采智能化技术的发展效果，所以这些设备在一定情况下也有可能制约智能化技术的发展。

3智能化管理系统关键技术

3.1液压支架自动跟机

在液压支架系统建设时，所有支架均选用ZE0704型电液控制系统，各个支架都安装了立体压力传感器、推移形成传感器、4个倾角传感器、红外接收器和电控先导阀。通过应用CAN总线通讯来进行信息传输系统的搭建，以电压控制系统为核心进行整机系统的建设。为保证系统建设的拓展性，通过采煤机自带的红外线位置检测、视频检测以及各种检测功能的应用，实现液压支架防倾倒、防片帮、防冒落，做到自动收护帮板、跟机喷雾、自动推溜、移架和补压，从而全面实现液压支柱自动跟机作业，以及对机械状态数据信息和产品信息的实时跟踪和监测。

3.2视频监测系统以及语音通讯系统的应用

在实际的视频监测以及语音通讯功能建设的过程中，需要对工作面以及重要的区域进行云台摄像仪的搭建，并与控制室进行传输线路的建设，以达到360°无死角监测的目的，从而实现对整个综采作业区设备的全程实时监控以及视频信息共享。在顺槽带式运输机及工作面安装通讯系统，可保障全线通讯畅通，方便工作人员进行实时交流。

3.3采煤机的智能化控制技术

在采煤机设备上，安装定位传感器和采高传感器等检测装置，可以对采煤机的位置及工作状态进行实时检测，再结合采煤机设备本身的记忆切割功能，可以实现对采煤机的智能化管理控制。8号工作面使用的采煤机，前滚筒和后滚筒分别对工作面顶煤和底煤进行切割开采，设备具有22象限记忆切割功能，运行过程中产生的轨迹信息、割煤时间以及刀数等都会传输到计算机服务器中进行管理和监管，位于地面的监控中心可以对采煤机进行远程控制，特殊情况下可以通过人工的方式进行控制。

3.4刮板机智能控制子系统

采面内布置的刮板输送机驱动装置机构为减速器、电动机、联轴器，并通过移动电源、变频器等提供动力。刮板输送机控制子系统是实现工作面智能化控制的重要组成单元，通过该子程序可实现刮板输送机运输煤量、载荷的监测以及智能控制。具体刮板机智能控制子系统结构单元包括有智能控制箱、煤量扫描装置、智能调速软件等。通过煤量扫描装置即可对刮板机输送煤量进行实时监测、智能控制箱以及调速软件通过调整刮板机运输速度，实现煤炭输量的智能调整。

4智能化管理系统应用效果分析

工作面智能化管理系统应用到煤矿开采实践后，对其实践运行效果进行了连续1a的测试，以验证系统设计的合理性。经过实践测试后发现，该煤矿采煤设备的自动化程度超过了95%，智能化管理系统运行时具有很好的稳定性和可靠性。地面的管理人员可以实现井下主要采煤设备的远程控制，最重要的是可以实现不同采煤设备之间的联动，井下一旦出现安全隐患，设备之间可以实现联动闭锁。在应用智能化管理系统之前，工作面需要安排15人工作，在应用系统后，人数降低到了4人，为煤矿节省了大量的人力成本，同时工人劳动强度显著降低。智能化管理系统的应用显著提升了矿井的智能化水平，创造了良好的社会效益和经济效益。

5下步智能化装备需求及智能化建设意见、建议

在大数据平台建设方面：①实施生产智慧化大脑工程，建立调度数据集成中心，依托“大数据”共享平台，实现矿井采、掘、机、运、通、洗选等各专业的高效协同管理，打造井上下全流程信息化、同平台远程控制，推进技术融合、业务融合、数据融合，提升“一体化”集约高效管控效能。②建设涵盖全面预算管理、内部市场化考核结算、人力资源管理、供应管理、合同管理、审计管理、专项资金管理工程的经营管控大数据系统，实现全数字分析和智能决断，消除信息孤岛。在智能化人才储备方面。一方面，加大对具备矿业工程、软件工程、信息工程、机器人工程、人工智能等知识技能的大学生招收力度，为智能化建设注入科技活力。另一方面，加大对智能装备工程师及青年职工培养力度，建立高校、厂家脱产培训机制，大力开展在职人员的智能化和信息化培训，备与智能化建设相匹配的人才资源。

结束语

简而言之，对煤矿智能化开采模式和技术路径的分析，有效地促进了企业对煤炭智能化开采模式的实施，更加明确地掌握了相关技术与概念，保证在煤炭行业开采过程中先进智能化技术的合理使用，提高了我国煤炭开采的效率与质量，提高了经济效益，保障煤炭生产的安全性，降低了工作人员的劳动量，具有非常重要的意义。

参考文献

[1]赵杰伟.煤矿综采工作面智能化管理系统的设计与应用研究[J].煤,2019,30(11):80-82.

[2]赵龙龙.煤矿智能化综采工作面系统设计与应用探讨[J].江西化工,2019(03):2019.03.144.

[3]高飞.煤矿智能化综采工作面系统设计与应用探讨[J].内蒙古煤炭经济,2019(07):017222.

作者简介：康兴龙（ 1990— ） 男 汉 甘肃泾川 本科 2020年1月毕业于中国地质大学资源勘查工程专业 地质助理工程师 现从事地质技术工作