煤矿综采工作面智能化开采研究与应用

煤矿综采工作面智能化开采研究与应用

赵翼新

内蒙古汇能煤电集团羊市塔煤炭有限责任公司   内蒙古自治区   鄂尔多斯市   017000

摘要：随着全球对能源的需求不断增长，煤炭开采行业面临如何提高生产效率、保障矿工安全和减少环境影响等重大挑战。为了保障煤矿开采作业的质量与效率，创新融合先进的智能化技术与设备，全面优化与完善以往的煤矿开采作业流程与工艺显得尤为重要。本文探讨煤矿综采工作面智能化的意义，并总结智能化技术和设备应用，分析煤矿综采工作面智能化发展趋势。

关键词：煤矿综采工作面；智能化；开采

引言

在信息化、智能化技术推动下，煤矿开采效率得到全面提升，煤矿开采环节积极引进智能化技术，能够精准探测煤炭资源位置，了解该地区的地质特点，将获得的数据进行综合分析，确定合理的钻井位置，为后续开采工作提供有效支持。目前，各大企业都处于转型升级阶段，智能化技术对传统行业造成极大冲击，将传统的设备与智能化技术进行有机结合，不仅能够有效提升煤矿开采智能化水平，还能为煤矿行业的转型升级提供充足动力，帮助煤矿获得更大经济和社会效益。

1 煤矿综采工作面智能化的重要性

(1)能够提高生产质量与效率。在智能化技术支持下，煤矿综采工作方面的各种设备可以实现自动化管理与智能调控，保障整体生产作业高效、快速开展。智能化技术融合可以使煤矿综采工作中的生产流程得到极大程度优化，相关设备出现停机情况或者资源浪费问题等都能够得到有效控制，整体生产的效率与效益都会显著提升。(2)能够增强作业的环保与安全特性。基于智能化技术支持，煤矿综采作业过程可以实现全面预警和全过程监控的目标，异常开采作业事故风险发生概率显著降低，整体作业安全性得到有效保障。与此同时，在先进技术支持下，设备能够高效控制气体浓度与预测煤层赋存位置、特征等实际情况。(3)可以对劳动强度与人力成本进行有效控制。在智能化技术支持下，人工操作开采设备等方面的需求大大减少，不需要投入大量的人力与劳动强度。在基于智能化技术应用的监控系统支持下，各种开采设备能够实现远程控制的目标，可以有效缩减现场可能的暴露时长。

2 煤矿综采工作面智能化技术的应用

2.1 采煤机记忆割煤技术

采煤机记忆割煤技术主要包括学习和自动割煤两个阶段，学习阶段主要是牢固记忆采煤机位置以及摇臂状态曲线;而自动割煤是根据记忆内容进行割煤。在实际生产环节中，首先需要将采煤机调整到学习模式，这时控制器会自动记录采煤机位置以及摇臂状态，当切换到自动模式时，采煤机能够精准到达预定位置，然后根据不同位置调节摇臂高度，完成自动割煤目的。在割煤过程中，如果摇臂高度与学习曲线有超过1°的差异，摇臂可以自动进行上升或者下降，将误差调节到1°以内，在割煤过程中，如果工作面出现明显变化，采煤机学习记录与实际状况存在较大差异，可以利用遥控器对摇臂状态进行实时干预，完成干预后，松开遥控器10s，摇臂就能够自动进入学习状态[1]。这一阶段还可以选择干预不记忆和干预记忆两种操作模式。完成操作后，摇臂不会自动升降，如果选择干预记忆，那么摇臂就能自动记录高度变化状况，并将其覆盖到指定位置，摇臂可以根据此次状态进行割煤;如果选择干预不记忆功能，就不会自动记录摇臂高度变化状况，也不会对下一刀割煤状况产生影响，采煤机可以按照之前学习的摇臂状态进行割煤。

2.2 瓦斯监测系统

瓦斯监测系统是智能化系统的重要组成部分，在煤矿综采工作面起着重要作用。该系统通过布设传感器网络，实时监测瓦斯浓度、温度和湿度等因素，及时传输数据到管理中心进行分析和处理。具体包括：①提供实时瓦斯监测和预警。瓦斯监测系统可以通过实时监测和分析瓦斯浓度变化，及时发出预警信息，帮助矿工预防瓦斯爆炸事故发生[2]。②支持瓦斯抽采和通风系统控制。瓦斯监测系统可以根据瓦斯监测数据，自动调节瓦斯抽采设备和通风系统的运行状态，确保矿山环境中瓦斯浓度处于安全水平。

2.3 位置监测技术

在当前的位置监测中，常见技术有:(1)GPS技术。卫星导航系统可以对工作面的生产设备与作业人员进行准确定位，可以实时地将这些信息传递给现场监理人员，保证能够使他们对现场作业人员的作业范围、移动轨迹以及现阶段所在位置等进行实时了解。(2)RFID技术。射频读取器与标签的有效应用，可以准确识别现场的物体且可以自动跟踪它们的位置。现场的各个物体都可以设置一个RFID标签，其具有唯一性特性。基于射频读取器的有效支持，可以对物体位置信息进行准确获取，保证可以高效地管理与监控物资。(3)UWB定位技术。基于超宽带信号的基本特征，可以采取室内定位的方式精准定位综采工作面现场的人员与设备。UWB技术具有非常好的抗干扰性能和比较高的定位精度，可以满足复杂环境条件下煤矿工作中的定位需求[3]。(4)激光扫描技术。激光传感器可以高效扫描综采工作面，确保可以精准测量物体位置与空间结构，可以高效地进行坍塌风险监测和三维图像绘制，以此为现场开展安全管理工作提供可靠的数据。

2.4 煤流系统智能化技术

在信息技术飞速发展的背景下，煤流系统智能化技术作为一种新型技术手段，能够实现煤矿开采无人化。智能化设备主要包含以下四项技术：第一，煤矿综采监测技术。通过这一技术，全面了解煤矿井下工作图像，然后利用人工智能控制，对图像中蕴含的数据进行有效分析和研究，从而以最快速度获得瞬时煤量；第二，工作面智能预警技术。使用这一手段能够显著提高煤流运转效率，结合煤矿井下状况，对煤流系统控制工具进行改善，全面提升煤矿开采设备的工作效率，在节约煤矿能源用量前提下，延长机械设备使用寿命[4]；第三，煤流系统远程控制平台。这一平台可以完成数据的上传分析和汇总，充分利用这些数据，为工作人员制定更加完善的工作策略，有效解决煤流系统的生产问题，确保煤矿开采工作有序推进；第四，智能控制系统。使用智能控制系统能够实现煤矿综采工作面向无人化开采方向转变。

2.5 智能控制系统

乳化液泵站的主要作用是将高压乳化液输送至综采工作面液压支架，从而保障工作面用液系统的正常运转，同样是综采工作面必不可少的一种设备。在控制方面，泵站控制系统与泵站较为独立，同一套泵站可以配套不同型号的泵站控制系统，并且泵站厂商一般只供应泵站，不涉及控制系统[5]。在这种情况下，就需要煤矿企业根据自身情况建设一套能够平稳运行、高度智能化的综采工作面自动化控制系统，达到全过程智能化操控以及全时段恒压稳定供液的目标。

3 结束语

总而言之，各大煤矿在发展过程中，需要结合综采工作面状况进行全面分析和研究，制定更加完善的管理对策，将机械化开采和智能化开采进行有机结合，促使煤矿综采向自动化、智能化方向推进。现如今，智能化技术在应用过程中仍然存在一些不足，需要进一步完善。煤矿应结合综采工作面情况，明确在开采中存在的问题，制定切实有效的解决对策。

参考文献：

[1] 李正合,王雁峰,越二亮.永智煤矿综采工作面智能化技术研究与应用[J].煤,2024,33(04):16-19.

[2] 郅富标,袁雪雅,梁娜娜.深部煤层智能化大采长综采工作面关键技术研究[J].模具制造,2024,24(04):198-200.

[3] 张皓东,陈小军.煤矿综采工作面智能化开采研究与应用[J].内蒙古煤炭经济,2024,(04):103-105.

[4] 杨瑞彩,郅富标.煤矿综采工作面智能化技术与设备研究[J].现代盐化工,2024,51(01):40-42.

[5] 郭京柱,冯浩.煤矿综采工作面智能化开采技术分析[J].内蒙古煤炭经济,2024,(02):31-33.