煤矿智能化综采工作面存在问题与对策

煤矿智能化综采工作面存在问题与对策

吴将将

宁夏宝丰集团红四煤矿 宁夏 银川 75000

摘要：智能化是煤矿企业可持续发展进程中的大势所趋，是国内外煤炭技术革命的新目标，更是彰显了一个国家在未来某个时期煤炭技术发展的水平。由于智能化技术的不断成熟，通信、网络、感知、集成等技术也相继应用在煤矿的开采装备上，旨在推动煤矿采掘技术的不断创新，以满足无人操作的安全和稳定需求，致力于将技术引向更加智能、高效、环保和安全的方向，更是提升劳动生产率和增加经济效益的有效途径，从而促进煤炭产业高质量发展。

关键词：煤矿；智能化；综采工作面

引言

煤炭行业推进产业改革无比重要，尤其是全产业的智能化和数字化工作的推进方面，更需要重点投入大量精力，这项工作的推进落实带来的是安全与经济双赢，对此，矿井智能化升级改造实践迫在眉睫。本文以煤矿智能化综采工作面存在问题与对策进行分析，参考煤矿的实际条件，尽可能快速高效地实现升级，在降低工人劳动强度的同时，有效改善和提高井下安全，完成煤矿领域升级改造新标杆。

1综采工作面智能化系统关键技术研究

1.1采煤机远程控制关键技术

采煤机是综采工作面中最关键的采煤设备，对其进行远程控制是实现综采工作面智能化控制的关键所在。系统运行时需要利用传感器对采煤机的运行状态数据进行实时采集，并将采集结果汇总到DSP主控器中进行分析。传感器采集得到的数据信息可分为两种类型，分别为模拟量信号和数字量信号，对于以上两种信号需要利用对应的模拟量输入模块和数字量输入模块将数据传送至控制器中。DSP主控器根据采集结果判断采煤机的运行状态，并下达各种指令实现采煤机的智能化控制。DSP主控器与变频器进行连接，通过变频器控制电机速度，达到控制采煤机的效果，两者之间基于RS-485串口实现数据信息交互。DSP主控器还与核心控制系统进行连接，将数据上传至核心控制系统中进行实时展示，同时接受核心控制系统的指令，两者之间基于CAN总线实现数据交互。

1.2液压支架电液控制关键技术

液压支架作为综采工作面中重要的“三机”装备之一，其电液控制系统的运行可靠性对智能化系统有重要影响。该子系统可以划分成为三大模块，分别为参数采集模块、PLC主控模块以及执行机构模块。参数采集模块主要是利用各种传感器对液压支架的运行状态进行采集，需要重点采集的对象包括油压、油缸位移以及液压支架位置等。将采集得到的数据信息输入到PLC主控模块中进行综合分析处理，根据处理结果输出控制变量，并交由执行机构对液压支架进行控制。主要是控制先导式电磁阀，进而实现液压油缸位移的控制，最终实现液压支架位置的精确控制。PLC主控模块与核心控制系统之间通过CAN总线进行连接，实现数据信息的上传以及控制指令的下达。系统中使用的PLC主控模块为西门子的S7-300型PLC控制器，具有良好的性能，能满足系统的实际使用需要。主控模块与执行机构之间基于RS-485串口实现数据信息传达。

2煤矿智能化综采工作面存在问题

2.1煤矿智能化相关人才匮乏

①煤矿缺少智能化专业职能部门。现有煤矿一般未设置信息化、智能化专职岗位与职能部门，主要由机电部进行矿井智能化建设规划与管理，兼职人员对智能化技术、设备的熟悉程度低，难以胜任智能化建设相关工作。②煤矿员工智能化技术水平整体偏低。③缺乏专业的运维队伍。目前，由于煤矿智能化相关技术人才缺乏，各煤矿智能化技术装备主要由设备生产企业进行维护，但设备型号、参数多样，设备生产企业在进行运维时存在维护不及时、整体性差、容易扯皮等问题，智能化设备和系统运行的稳定可靠性受到严重影响。

2.2认识不足，缺乏系统性

在智能化煤矿建设过程中，有些企业对智能化煤矿建设的意义和必要性认识不足。①对智能化煤矿建设带来的社会效益和经济效益认识不清，认为只要能够应付国家检查就行，往往建设的系统无法取得良好的应用效果；②盲目跟风，没有考虑到智能化煤矿建设的技术难度和复杂性，投入大而成效低，没有取得预期效果。

3煤矿智能化综采工作面存在问题的解决对策

3.1采煤机定位

智能化工作面开关设备，若采取通信控制，应满足的条件有:设备应具备通信断路后自我保护功能，可以在2s内完成停机动作；在通信线路正常情况下，控制延时不得超过200ms；各子系统厂家向智能化控制厂家提供的通信协议，必须包括智能化厂家需求的所有接口，不得借故拒绝提供；智能化工作面网络架构应采用标准3层网络架构，严禁压缩、简化网络架构；智能化工作面数据主机应采用热备主机。采煤机相关传感器具体要求:采煤机厂家提供的采煤机位置传感器应配套提供相关校准设备、程序，中间段校准要确保采煤机位置误差不超过0.75m，采煤机上、下端头处位置校准确保误差不超过5cm；采煤机采高传感器严禁使用实际生产中会因摇臂抖动而产生较大误差的传感器。

3.2集控系统

加强自身人才培养，以应对智能化推广早期出现的问题；积极和厂家沟通，从源头对系统的底层进行统一设计，提高系统的易用性、稳定性，同时提高设备的稳定性和软件维护方面的技术力量支持；避免矿用环网与外网进行连接，提高计算机性能；加强技术人员的培养，提高抗故障、抗风险的能力；与大企业合作搭建统一的集成平台，积极推动智能化发展。

3.3地面调试

地面调试要求地面需有足够的场地安装采煤机、输送机、支架、移变、开关、控制设备、水处理设备、泵站；应编制地面调试安全技术措施，绘制地面调试设备布置示意图、地面调试供电系统图、地面调试进度图表，保证地面调试设备、开关与井下所用设备、开关的一致性，确保地面调试工作安全、有序进行；地面要设置专门仓库、安排专人负责智能化所有设备的收发管理工作，建立相关台账，并将剔除的各种堵头、纸箱收集待调试设备拆解入井时使用；为了强化学习、培训效果，地面支架、采煤机、输送机、泵站、水处理、集控中心等主体设备布设完毕后，水处理设备组装、集控中心线缆布置、智能化相关传感器、电液控装置应由回采区队在厂家指导下负责安装，借助智能化设备安装、拆除的学习机会，强化职工对设备的认知和设备布置方式的了解，结合对职工进行实操培训；开关、设备到矿后，厂家要先期安排负责机械、电气的人员到矿指导设备安装和常规调试，常规调试完毕后，厂家安排专人到矿指导通信网络的连接及测试，待通信系统及各子系统建立后，进行程序调试、调整。机械安装测试、电气搭火测试、通信布设测试、程序测试是一系列无法平行作业的测试流程，为避免出现怠工，应调配好测试人员作业组织。

结束语

通过引入一种智能管控平台，在构建智能煤矿方面得到了新的思路。该平台具备自动化管理和监控功能，能够对煤矿设备进行智能调控以提高安全性能，并且可以适用于多种应用场景。随着人工智能和网络信息技术的快速发展，以及国家对煤矿生产安全的高度重視，智能化工作面越来越受到国家、行业以及各煤炭企业的重视，智能化已经成为煤矿釆煤方式发展的必然方向。实践证明，智能化综采工作面的推广使用，既大大提高了生产率，又提高了现场安全性，但智能化采煤工作面在建设和生产实践中还面临不少问题，需要进一步的摸索与研究。

参考文献

[1]陆小康，张晨．智慧矿山建设研究与探索[J].煤炭科技，2022，43(1):23-26．

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[3]王国法.加快煤矿智能化建设推进煤炭行业高质量发展[J].中国煤炭，2021，47（1）：2-10.