自动化智能化选煤技术

自动化智能化选煤技术

于国巍152105198308050011

摘要：针对协同性能差、全机械采煤效率低、全机械采煤地下采煤工艺复杂等问题，提出了一种煤矿智能全机械采煤新技术体系。以智能协同控制为核心，分析了智能全机械采煤和智能煤排放的技术体系，确定了各设备间连接的运行模式。实际应用表明，新型智能全机械采煤技术体系大大减少了井下作业人员数量，提高了全机械采煤和采煤效率，为井下“智能无人化全机械化综采”作业的实施奠定了基础。

关键词：煤矿；联动运行；智能化综采

引言

尽管煤炭开采机械化进程持续推进，然而受制于地下开采过程的技术落后，使得机器的自动操作能力并未得到充分发挥，仅能在人工监督下单独运行，这远远不能达到地下开采工作效能与安全的标准要求。因此，亟待引入一项新型地下开采并排矸新方法，以进一步增强地下开采的工作效果和保障措施。

我们在此项目中提出了一种新型的智能煤炭开采与排矸方法，通过分析各种机器的工作特质，对综合开采和排矸过程做了改进，并构建了一个基于智感与智控的核心联合作业体系，旨在提高地下综合开采和物流传输的自动性和智能化水平，从而为实现在地下的"无人工厂"式开采打下了坚实的基础。

1智能化综采技术特征

鉴于当前地下开采工作中的自动化管理能力较低的问题，我们需要通过深入研究煤炭企业地下开采工作的操作过程来找出影响其生产效能提高的主要因素。主要问题是地下各种开采、输送及支撑设备的自动化等级不高且各自独立运作，没有形成协同一致的管理方式，这导致了这些设备不能充分利用自身的性能。为了达到更高的生产效益与稳定性，必须从自动化和智能化的角度出发，把地下重要开采环节连接起来，实行"一贯制"的自动化协调管理。   

智能化综采和放煤的主要实现方式是以智能感知、决策及控制为中心，这包括了采煤机的智能截割作业、液压支架的自动化跟随机运行、井下煤流的智能调控控制以及井下智能放煤决策等几个环节。   

主要应用于煤炭开采过程中的智能化综合采矿技术，是基于对采煤机械、液压支撑系统及煤炭运输系统的研究分析，并结合了地下综合采掘作业流程与各个设备间的互动联系，构建出一套新的地下智能综合采掘工作流程框架。

这个管理体系由三个部分组成：地面的调度总部、地下矿道的设备操作集中控制点和信息检测层级;它利用信息检测层收集采煤机和液压支撑柱的工作情况及其相对定位的信息，并将这些信息经由控制线缆传递至地下矿道的设备操作集中控制点以做综合评估，从而决定各个设备间的运作协同方式并发送调节命令，进而操纵采煤机与液压支撑柱的同步动作，并且把相关信息上传至地面调度总部的监控处，以便他们能迅速了解地下开采区域内所有设备的即时工作状态。在这个管控方案的核心是液压支撑柱的跟随自动化控制规则以及采煤机的自主切割控制规则。

2新型综采核心技术

这项创新的综采技术主要由液压支架跟机自动控制、采煤机自动切割控制以及煤流量智能调节技术组成。

2.1液压支架跟机自动控制

地下液压支撑设备的功能是通过其组成部分来体现的，每个特定的时间点，这些设备都可能处于各种保护姿势中。为了有效地管理和操控这种自动化防护功能，我们必须先明确每台液压支撑设备与挖掘机器之间的位置关系，然后再依据挖掘机器的状态设定相应的控制策略，从而实现对所有液压支撑设备工作状况的自动调节，确保液压支撑设备工作的准确度。   

鉴于地下煤炭开采环境的多样性和恶劣程度，如视距短且灰尘弥漫等因素，我们采用红外线传感器与编码器共同实现精准定位的方法来保证采煤机的准确定位及液压支撑设备的位置稳定。其中，红外线的定位功能占据主导地位，而编码器则作为辅助工具，从而达到在采煤过程中对机器位置的高精度追踪和控制。  

为实现液压支架的独立跟随操作管理需求，我们在每台液压支架中都安装了相应的支架操控设备，该设备负责采集并处理液压支架的工作状况信息，以确定其位置，并且发送出必要的调节指令，确保液压支架能够在运作过程中保持自我跟随的状态，此外，支架操控设备也具有数据储存与解析的功能，可以迅速且准确地应对液压支架的工作状态做出调整。

2.2采煤机自动截割控制

采煤机的自动化操作系统设计得相当精密，它结合了记忆切割与自我调整的控制方式，一般情况下使用记忆切割的方式来保证切割的安全稳定性，而在特殊的环境中会选择混合式的切割策略以保障在地下综合开采过程中的持续且稳定的切割工作。

2.3煤流量智慧调节

地下综合开采过程同时是矿物质流通流程，当煤炭被采煤机械切割并通过链条式输送带、粉碎器及搬运装置传递至皮带时，实现持续性的移动。然而，由于各部分机器各自独立操控，其间的连接往往有较大空隙，导致频繁发生煤流阻塞或过量累积的情况，从而产生散装材料和掉落物品等问题，这极大地降低了地下的物资运输效能与安全度。

我们提出了一个创新性的智能煤炭运输管理系统，旨在提高地下矿区的物流效能与安全保障。这个系统整合了采掘机械、传输装置、装载机等关键设备，并构建了一个基于煤炭消耗系统的负荷变动核心调控机制。通过持续监控各个设备中的煤炭数量并对其做出实时的评价，再依据这些评价来调整每个设备的工作速率，以此实现地下矿区煤炭流动的平稳、连贯且经济的管理目标。   

在这个智能煤炭流动调整管理系统里，主要通过观察和分析刮板传输器中的煤炭数量状况作为调整的基础，并利用系统的煤炭与旋转速度配比规则，以判断刮板传输器的运作状态和其他相关机器的情况，并且可以调控采煤机的综合开采工作速度，从而有效地实现了对煤炭流通过程的调整。

3智能化放煤技术的应用

我们提出了一种智能化的煤炭释放方法，旨在提升其工作效能与稳定性。此方法结合了人类操控设备执行顶部煤炭释放的循环任务，并通过自动化方式实时跟踪这些动作。一旦开启记忆式煤炭释放控制，该系统会依据之前录制的煤炭释放步骤来实现智能化控制。此外，为确保在各种地层条件下都能保证煤炭释放的安全性和有效性，我们在系统中加入了人工远程控制机制，以便在紧急状况下让监管者可以远距离介入煤炭释放的过程。 

为适应智能化煤炭开采的需求，我们安装了高度可靠的角度传感器与压力传感器到顶煤液压支架中，以实时监测其支撑状况并确保安全。此外，基于支架间的相对位置信息，我们可以判断出它们的工作状态及释放煤炭的情况是否符合地下防护的要求。一旦决定了优化的操作策略，我们将利用液压油缸来调节支架尾梁和插板千斤顶的位置，准确地调控矿石出口的大小，从而实现了精准的时间和数量控制。

4结论

（1）新的井下智能综采流程系统可以实现煤矿机械和液压支撑的协同操作控制，这样可以将由于协同失效引发的顶部触发或停止运行事故减少88.4%，并且提高井下综采工作的效率7.6%。  

（2）协同控制煤流量的系统，能够使输送效率增加9.2%，并降低刮板输送机的运行速度14.6%。  

（3）通过采用智能化放煤技术方案，可以提高井下放煤的效率11.4%，减少放煤人员数量87.3%，从而明显增加井下放煤的效率和精确度。

参考文献

[1]杨大村,荣东,周国宾.商务智能技术在智能化选煤厂应用的探讨[J].煤炭加工与综合利用,2023,(12):30-32+38.

[2]高跃华.智能化选煤厂无人值守高低压配电室技术的研究[J].自动化应用,2023,64(22):67-69.

[3]宋文静.重介质选煤技术工艺与管理[J].能源与节能,2023,(11):185-187+192.

[4]盖春燕,侯志强.选煤技术及工艺流程的有效性研究[J].内蒙古煤炭经济,2023,(13):10-12.

[5]王微微.选煤技术工艺及生产管理措施探究[J].洁净煤技术,2023,29(S2):710-713.

[6]李凯.选煤厂选煤技术的发展现状与工艺分析[J].洁净煤技术,2023,29(S2):727-730.

[7]张昆.选煤技术工艺及生产管理措施探讨[J].内蒙古煤炭经济,2023,(11):118-120.

[8]付永礼,赵晏民.选煤厂智能化建设进展及展望[J].煤炭加工与综合利用,2023,(04):39-42+46.