薄煤层综采工作面智能化控制系统应用

薄煤层综采工作面智能化控制系统应用

王贝

陕西陕煤澄合矿业有限公司西卓煤矿   陕西省渭南市  714000

摘要：煤炭开采作为重要的能源生产领域，其效率与安全性对于全球能源供应和矿工生命安全具有深远影响。然而，传统的煤炭开采方法已无法满足现代社会的需求，面临劳动强度大、效率低和安全隐患高等问题。因此，如何提升开采效率，降低矿工劳动强度，并确保开采过程的安全性，已成为当下煤炭行业面临的重要挑战。

关键词：薄煤层；综采工作面；智能化控制系统；有效应用

1综采工作面智能化高质量技术应用的意义

综采工作面的智能化发展，强调在现有煤矿开采自动化系统和技术原理的基础上，引进更先进的智能化技术原理，实现煤矿开采作业的无人化，在减少人力、物力消耗的同时，有效提升开采作业的效率。煤矿开采技术的智能化有高效率和安全性好的特点。高效率主要是指智能化开采技术的应用是建立在所有煤矿开采作业流程自动化基础上的，不仅能够减少人对煤矿生产作业的干预，减少人为失误，也能够满足高强度的开采作业需求，从而提升煤矿开采作业的效率。安全性则主要是指在实现整个煤矿开采过程无人化和自动化的情况下，不仅井下工人数量减少，生产过程实现自动化控制或远程控制，也能够更及时地发现开采作业中可能存在的安全事故，从而有效保障人员的生命安全。所以，综采工作面智能化高质量技术的应用至关重要。

2 智能化综采系统架构

采煤机具备自动化控制、预警监测和遥控操作等技术，能自动控制采煤进程并实时响应突发情况。液压支架依靠电液控制技术，实现自动化的放煤、移架、喷雾等作业，提供稳定的工作空间。刮板运输机组通过自动装载、遥控操作和智能调度等技术，保证煤炭的高效运输。网络通信系统作为系统的信息传输通道，连接了矿井与地面的数据信息。利用物联网技术，实时传输各类开采装备的工作数据，包括装备的状态、位置、运行情况等，为实时控制和预警提供数据支持。此外，网络通信系统还负责地面控制系统的命令传输，保证指令能及时、准确地传递给矿井内的设备。地面控制系统则是智能化综采系统的指挥中心，负责整个开采过程的监控和管理。通过接收和分析网络通信系统传输的数据，实现对开采过程的实时监控，预警异常情况，并对各类设备进行调度。利用人工智能和大数据分析技术，地面控制系统可以预测矿井环境变化，提前规划设备操作，进一步提高煤炭开采的效率和安全性。

3 综采工作面智能化开采技术的有效应用

3.1 采煤机记忆截割技术

智能化开采采煤机记忆截割技术涉及以下几个方面的内容：（1）数据采集与分析：采集与记录采煤机在工作面上的运行数据，如截割速度、截割深度、截割力等。通过数据分析，识别出对截割效果和生产效率影响较大的因素。（2）参数记忆与调整：根据工作面的地质条件、煤层性质等因素，系统可以自动记忆并调整采煤机的截割参数。采煤机的智能化控制系统可以根据之前的工作经验和数据分析结果，自动调整截割参数，以达到最佳的截割效果。（3）实时监控与反馈：通过实时监测采煤机的工作状态和截割效果，系统可以及时调整截割参数，以提高截割质量和生产效率。同时，系统还可以提供实时的运行数据和报警信息，以帮助操作人员及时发现和解决问题。综采工作面智能化开采采煤机记忆截割技术的应用，可以实现采煤机截割参数的自动调整和优化，提高采煤机的工作效率和截割质量，减少人为操作的风险和依赖性。同时，该技术还可以提供实时监控和反馈信息，帮助操作人员及时调整和改进开采工艺，提高工作面的整体效益。

3.2 视频监控与工业以太网系统

视频监控系统根据采煤机的运行位置和方向，采煤机画面在视频监视器上自动切换云台摄像仪跟随采煤机。工业以太网系统主要由每6个支架配备1台矿用综采综合接入器和网络交换机等设备组成，工业以太网系统具有Vlan划分功能，将综采工作面数据流与视频等信息分开，并对各个子系统网络中非重要数据进行流量限制，保证重要数据获得足够网络资源进行传输。以TCP/IP通信协议方式将综采工作面的工业以太网系统连接到顺槽集控中心和矿井地面环网，实现工作面综采设备和综采工作面自动化控制系统在同一个网络进行通信控制，实现集远程集中控制、语音、视频为一体的综采工作面自动化控制系统。

3.3 液压支架、采煤机控制系统

当前，智能化综采设备中的液压支架控制系统高压化、高速化、智能化特征日益显著。通过使用预测控制系统，能够对液压支架控制系统运行振动、冲击力及精准度进行严格控制。借助控制对象模型以及系统输出数据，计算出预测输出值，统计系统误差变化情况，从而对液压支架控制系统运行过程中的误差的问题进行前期预控。综采工作面智能化高质量技术的应用过程中，结合液压支架控制系统运行特征，优化数据预测模型结构，基于整体角度出发，分析预测实际运行过程中的动态规律变化情况，并对系统运行期间的效果进行预测及管控。由于液压支架控制系统的预测数据与其运行结构密切相关，在预测数据较少、液压支架控制系统极易受到不良因素影响的情况下，还应当配合使用浓度预测手段，更好地满足设备不同运行环节的精准度预测要求。相较传统控制手段，预测控制系统具有算法简单、结果实质性强等特征，能够对液压支架控制系统运行状态进行全面监管。在液压支架控制过程中，可以连续进行单向操作实现自动化控制功能。由于井下顶板所处的环境较为复杂，支架也难以发挥出良好作用。为避免采煤期间采煤机切割效果受到不利影响，还可以借助人干扰操作装置，对系统运行参数进行自动化调整。采煤机内的柔性机械臂的耦合性及非线性特征显著，属于多输入及多输出的分布式参数设备。为了有效控制柔性采煤机运行状态，需配合使用鲁棒控制系统，结合滑模变结构，对采煤机运行全过程的参数进行严格管控。

3.4 刮板运输机组智能化技术

智能控制技术通过精密的传感器和精确的控制算法，可以自动控制刮板运输机组的工作状态，如运行速度、载荷大小等，以适应不同的开采环境和需求。在此基础上，还可以实现刮板运输机组的自动化操作，如自动启停、自动装载、自动卸载等，大大提高了煤炭运输的效率和安全性。在线监测技术在刮板运输机组智能化技术中占有重要地位。这项技术能实时监测刮板运输机组的各项工作参数，如运行状态、载荷情况、设备健康状态等，对可能的故障或者危险提前预警，及时采取措施防止事故的发生。此外，通过大数据和人工智能技术，可以对收集的数据进行深入的分析和研究，预测设备的故障，提前做好维护和保养工作。自适应调整技术是刮板运输机组智能化技术的新发展方向。由于煤炭开采环境的复杂性，运输过程中可能会遇到各种不确定的因素，如地质变化、煤炭物性变化等。自适应调整技术能使刮板运输机组根据这些因素，自动调整其运行参数，以保持最佳的运输效果。

4 结束语

综上所述，将智能信息管理系统与生产控制系统相结合，将原本只能由人工操作运行的机械设备转为计算机运行，提高生产效率，保证生产安全性。在未来的煤矿综采行业中，人力劳动将大幅削弱，生产活动实现自动化，利用云计算、边缘计算等先进计算方式进行地理问题的分析和处理，为正式进行开采工作前制定合理的开采方案。

参考文献：

[1]杨燕敏.薄煤层综采工作面智能化控制系统研制与应用[J].山东煤炭科技,2023,41(07):199-201.

[2]苑林龙.薄煤层综采工作面智能化控制系统应用[J].能源与节能,2021(11):184-185+189.

[3]孟小军.薄煤层综采工作面智能化控制系统应用[J].西部探矿工程,2021,33(08):149-150+152.