煤矿掘进机远程智能控制技术研究

煤矿掘进机远程智能控制技术研究

张佳琳

平顶山天安煤业股份有限公司十一矿  河南平顶山  467000

摘要：在我国社会经济建设发展过程中，煤矿行业的发展具有一定的促进作用，它不仅体现着我国国民经济基础建设的效率和进程，也体现出了国民生产总值的提升。煤矿区域地质条件较复杂，导致煤矿开采期间存在一定安全隐患。煤矿企业在复杂地质条件下施工时需开掘多条巷道，以满足井下通风及煤炭资源运输需求。结合我国煤矿掘进支护技术发展进程分析，锚杆支护技术应用较为广泛，可提升巷道岩层聚集力及强度，降低煤矿坍塌事故风险。因此，积极探究煤矿掘进支护技术在复杂地质条件的应用极为重要，对保障煤矿开采效率、开采质量而言具有重要意义。

关键词：煤矿掘进机；远程；智能控制技术

引言

掘进机对煤矿井下巷道掘进环节具有关键作用，其作业的安全性与效率直接影响井下巷道掘进环节的成本与质量。由于井下地质环境复杂，如果掘进机在井下作业时精确度不够，就需要结合井下的具体情况开展持续性控制巷道掘进，依靠经验与作业熟练度，只适用于井下相对平缓的地质环境中的掘进工作，复杂的地质环境并不适用，会造成井下巷道掘进环节进展缓慢。

1智能化控制掘进技术分析

智能控制掘进技术的主体由装载头位置检测与校正技术、零件的自动切割与自适应切割、安全运维技术三部分组成。智能引导和自适应工作是智能装载机的两个重要优势，智能引导也可以分为三种类型：位置引导、状态引导和成型引导。自适应可分为三种：自适应切割、自适应校正和自适应诊断。位置检测是智能掘进机的重要组成部分，它不光可以感应机体位置数据，还可以在机器作业时实施纠正位置。总体而言，在装载头位置参数的引导下，通过组合定位计算手段，可以计算出机器位置误差与测量误差，同时根据标准值进行优化和完善，准确检测位置参数负载头的增加。使用该模型分析掘进机的摇臂、负载和道路特定条件，并控制掘进机的位置。感应成型是智能负载头的一个主要部门，可以判断与纠正巷道截面成型过程中出现的错误，并实时控制自适应切割和切割头轨迹。详细来讲，在对路段的形成误差进行调查和修正时，主要通过智能化测距手段与测角手段，指定路段的主要点，并建立路段的具体模型和标准模型，以此对巷道截面实施合理检测。立足自适应截割面分析，主要借助模型创设，根据实际情况制定有针对性的控制方案，同时优化截割作业数据。立足追踪控制截割头轨迹角度分析，可利用煤岩识别掌握煤岩的软硬，同时确定煤岩的切割路径，优化掘进机的作业轨迹与控制方式，确保巷道截面自动成型。状态感应可以保证智能化掘进机在安全、稳定的状态下作业。借助状态感应可以及时检测掘进机的工作情况，并落实全程监测，及时诊断机器故障。

2煤矿掘进机远程智能控制技术

2.1做好施工组织管理工作

第一，完善施工机制，通过优化、完善施工机制，可提升掘进支护管理质量。此外，运用监控器监管煤矿作业期间，综掘机系统能够实时反馈施工区域地质环境数据。第二，煤矿掘进期间，施工区域整体地质环境可能发生变化。因此，需科学分析、管理掘进体系，同时针对性选择掘进模式，进而保障综掘机工作更具科学性、系统性。第三，煤矿掘进施工期间还需加强现场施工管理工作，通过完善煤矿施工管理体系、施工体系，要求管理者结合煤矿生产、管理情况开展相关工作，及时反馈真实地质情况，可保障井下作业人员安全，进而保障煤矿掘进施工顺利完成。第四，创建现代化掘进施工管理制度，定期对煤矿管理者开展培训，同时组建专业型施工团队，提升施工人员技术水平、优化其施工工艺，以保障煤矿开采效率及井下作业安全。

2.2在煤矿掘进设备中的应用

在煤矿作业中，掘进机有着重要的作用。对于掘进机而言，其必须具备足够的驱动力，才能够有效地向前掘进。同时，掘进机的能耗也是巨大的。掘进机的性能和挖掘隧道的速度息息相关，煤矿生产效率和电能消耗也有着紧密的联系。所以，将变频技术应用到煤矿的掘进设备中至关重要。如今，很多煤矿企业都在掘进设备中加入了变频装置，取得了良好的效果。煤矿挖掘环境较为复杂，不同区域地质有着明显的不同，比如岩层、断面层以及煤层等地质条件就有着很大的差别，如果采用同样的掘进功率可能会会对煤层等产生破坏作用。所以，煤矿企业需要根据地质的不同，选择不同的挖掘方式。也就是利用变频技术对电流进行调节，让掘进设备的工作方式更加合理。比如在进行切割的过程中，进行变频控制，可以让切割机根据位置来分配电流，完成切割，让切割机处于稳定作业的状态，也不会对周围造成破坏。此外，应用变频控制技术，还可以有效调节机电设备的速度，结合不同的硬度，设计掘进机的方向和速度，让其能够高效的完成掘进作业，同时也能够实现能耗的降低。目前，在煤矿作业中，变频器实现了进一步的优化，变频电压已经能够达到380V，速度不变的情况下，掘进机不会产生卡顿等情况，相关人员可以更加灵活的操控掘进设备。

2.3在煤矿智能控制通风系统中应用

在进行煤矿作业时，必须保证通风的顺畅，否则会给作业人员带来生命安全问题。变频控制技术在通风控制系统上的应用也较为广泛。在实际煤矿的生产中，煤矿企业需要结合矿井的实际情况以及作业人员数量等设置通风机的数量，保证通风的合理，让通风机的功能可以充分的发挥。通风机也十分耗能，煤矿作业的深度越深，需要的通风机数量就越多，并且必须保证通风机持续运转，所以能耗会越来越大。想要降低能耗，就应该结合实际情况，对通风机进行调控。将变频技术应用到通风机上，可以对通风机的运行进行稳定的调节，无需改变通风机的型号。根据矿井中需要的空气量进行调节，可以大大节约能源。根据调查显示，在利用了变频技术后，通风机的能耗节约了近一半。在应用变频控制技术的过程中，也在不断的对技术进行改进优化。使得通风机与掘进工作更加适应，可以在保证能源节约的同时，让矿井作业人员更加舒适。

2.4自动掘进控制系统

智能化功能目前已初步实现，已实现视距遥控和远程遥控双模式控制，能够自主决策、智能控制的悬臂式掘进机自动控制系统，具备位姿测量、位姿补偿、多参数感知、状态监测与故障报警、远程遥控干预等功能，实现掘进机高精度定向、位姿调整、自适应截割及掘进环境可视化。为了确保位姿测量、位姿补偿的准确性，该系统采用激光扫描仪结合机身多传感器数据融合的掘进机位姿检测方法。在掘进机机身安装激光扫描仪，用于获取当前巷道轮廓的点云位置数据，巷道轮廓的点云位置数据经过坐标换算和特征提取，得到巷道轮廓点云坐标数据，然后直线拟合求出巷道两帮数据。基于所拟合出的巷道两帮数据，可计算定位出巷道断面的中心线，在随后的掘进机自动控制中，基于激光扫描仪采集的数据以及本设计数学模型算法，得到机身水平角、俯仰角、翻滚角，并获得机身航向角偏移和巷道中心线偏移。在机身后方放置参考基准点，可求出机身与后方基准点的距离，从而计算截割头断面钻进距离及累计总掘进距离，最终实时获得掘进机水平角、俯仰角、翻滚角、水平距离和垂直距离5个掘进机位姿参数的自动测量，从而实现掘进机的自动巷道断面截割。

结语

新型智能截割策略可以将井下巷道作业效率明显提升，显著提高井下巷道作业质效，体现出可观的应用价值。

参考文献

[1]何广亮.变频控制技术在煤矿机电设备中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2021(11):146-147.

[2]韩少勇.变频控制技术在煤矿机电设备中的应用[J].化工管理，2021(10):119-120.