黃樂亭，黃曾華，張科學(xué)

(1.天地科技股份有限公司，北京 100013； 2.中國(guó)煤炭科工集團(tuán) 北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司，北京 100013)

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綜述

大采高綜采智能化工作面開采關(guān)鍵技術(shù)研究

黃樂亭1，黃曾華2，張科學(xué)2

(1.天地科技股份有限公司，北京 100013； 2.中國(guó)煤炭科工集團(tuán) 北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司，北京 100013)

[摘要]大采高綜采智能化工作面開采是采用綜采智能化成套裝備一次開采全厚達(dá)3.5～8.8m厚煤層的開采技術(shù)，其具有生產(chǎn)過程復(fù)雜、設(shè)備種類眾多、礦壓顯現(xiàn)劇烈等特點(diǎn)。研究指出，礦壓顯現(xiàn)特征是圍巖破壞強(qiáng)度明顯增大、支承壓力與峰值明顯增大和煤壁極易發(fā)生片幫冒頂?shù)?，分析了其存在的問題并提出解決思路；提出大采高綜采智能開采系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其關(guān)鍵控制技術(shù)是工作面總控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圍巖支架耦合控制技術(shù)、高清可視化技術(shù)、快速移架控制技術(shù)和設(shè)備三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐的應(yīng)用是對(duì)大采高綜采智能化工作面開采的一次有益探索。

[關(guān)鍵詞]大采高；綜采；智能化工作面；智能開采；無人化

大采高綜采、分層開采和綜放開采是厚煤層的3種開采技術(shù)，大采高綜采具有巷道掘進(jìn)率低、開采工藝簡(jiǎn)單等突出優(yōu)點(diǎn)，但其割煤高度大，煤壁易片幫，頂板易冒落，工作面圍巖穩(wěn)定性控制難度較大[1-3]，是困擾相關(guān)學(xué)者及工程人員的技術(shù)難題。

國(guó)內(nèi)外綜采工作面技術(shù)與裝備經(jīng)歷從機(jī)械化、自動(dòng)化、智能網(wǎng)絡(luò)化(簡(jiǎn)稱智能化，分為單機(jī)智能化、成套智能化、智能網(wǎng)絡(luò)化)到無人化(最高級(jí))發(fā)展的階段[2]。目前，我國(guó)綜采自動(dòng)化工作面的技術(shù)與裝備條件處于迅猛發(fā)展階段[4-9]，綜采智能化工作面仍然處于起步發(fā)展階段，但綜采智能化工作面的全面實(shí)現(xiàn)是綜采無人化工作面的必經(jīng)之路。

綜采智能化工作面開采關(guān)鍵技術(shù)及大采高綜采智能化工作面的相關(guān)研究并不多見。近年來，隨著煤礦自動(dòng)化的迅速發(fā)展，采煤機(jī)、液壓支架、運(yùn)輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)了PLC或嵌入式控制。這些技術(shù)的成功應(yīng)用大幅降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，但由于綜采工作面地質(zhì)條件復(fù)雜、煤層賦存變化大等特點(diǎn)，設(shè)備仍需人工就地操作，一線職工還是無法擺脫工作面危險(xiǎn)、惡劣的環(huán)境，只有將人從工作面解放出來，才能徹底改變這種局面，達(dá)到“無人則安”。因此，提出“綜采工作面機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化是技術(shù)手段，無人化是終極目標(biāo)”的解決方案。

1大采高綜采智能開采研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)煤礦綜采智能化工作面開采技術(shù)相關(guān)研究如下：

王金華等[6]提出綜采工作面智能化生產(chǎn)模式，并重點(diǎn)介紹了智能化工作面需突破的關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用效果及存在的問題，并驗(yàn)證了中厚偏薄煤層智能化無人開采的生產(chǎn)模式；宋振騏[10]對(duì)煤礦開采技術(shù)的發(fā)展方向及安全高效智能化開采技術(shù)需要突破的重點(diǎn)進(jìn)行解讀，即：實(shí)施監(jiān)控系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)的可視化、信息化、智能化；采掘生產(chǎn)過程遠(yuǎn)距離遙控機(jī)械化、自動(dòng)化；事故災(zāi)害發(fā)生時(shí)災(zāi)害控制決策指揮系統(tǒng)智能化和相關(guān)設(shè)施裝備操控的自動(dòng)化；葛世榮[11]闡述了智能化采煤裝備的“三個(gè)感知，三個(gè)自適”技術(shù)構(gòu)架，展望了與其相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)研究；馬洪禮等[12]運(yùn)用采煤機(jī)滾筒接觸到不同煤層時(shí)截割電動(dòng)機(jī)負(fù)載及滾筒調(diào)高油缸前后腔壓力變化的新型煤巖識(shí)別技術(shù)、記憶切割技術(shù)以及井下數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等，最終實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)手動(dòng)控制、自主控制、上位機(jī)遠(yuǎn)程控制3種控制工作模式以及相關(guān)工作參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；黃曾華[5]提出了綜采工作面自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展平臺(tái)，并展望了其技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)；王國(guó)法[13]剖析了綜采工作面自動(dòng)化、智能化和無人化開采的主要技術(shù)難題、制約因素及目前發(fā)展中存在的問題，探討了其發(fā)展方向和技術(shù)途徑。

當(dāng)下，我國(guó)綜采智能開采的現(xiàn)場(chǎng)工程情況如下：

通過近15a的科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新，我國(guó)多數(shù)礦井實(shí)現(xiàn)了綜采工作面機(jī)械化，特別是國(guó)產(chǎn)綜采成套技術(shù)與裝備的研發(fā)成功，極大地促進(jìn)了綜采機(jī)械化的發(fā)展，同時(shí)也為綜采自動(dòng)化、智能化，甚至無人化工作面的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2000年，天地科技股份有限公司北京開采所與外企合作開展了薄煤層自動(dòng)化無人工作面的研究，并在小青煤礦應(yīng)用實(shí)踐；2004年，山東新汶集團(tuán)引進(jìn)國(guó)外新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了工作面的無人開采；2005年，大同煤業(yè)集團(tuán)引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)薄煤層綜采無人工作面；2007年，太重煤機(jī)自主研發(fā)了我國(guó)第一臺(tái)智能化電牽引采煤機(jī)，并在潞安集團(tuán)漳村煤礦進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用；2008年，中國(guó)煤炭科工集團(tuán)北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司(簡(jiǎn)稱“天瑪公司”)自主研發(fā)的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的我國(guó)第一套SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)研制成功，該系統(tǒng)整體達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，部分達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，打破了國(guó)外知名公司在中國(guó)長(zhǎng)期的壟斷地位和技術(shù)封鎖；2011年，天瑪公司自主研發(fā)的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的我國(guó)第一套SAM型綜采自動(dòng)化控制系統(tǒng)研制成功。

綜合國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)綜采智能化工作面開采技術(shù)的相關(guān)研究和我國(guó)綜采智能開采的現(xiàn)場(chǎng)工程情況可以得出：大采高綜采智能化工作面開采(以下簡(jiǎn)稱“大采高綜采智能開采”)的相關(guān)研究仍處于空白時(shí)期?；诖蟛筛呔C采工作面機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化，甚至無人化開采技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)科研工作者曾提出了大采高綜采智能開采的概念，但并沒有對(duì)其進(jìn)行科學(xué)定義。

根據(jù)徐永圻、杜計(jì)平、孟憲瑞等[14-15]采礦學(xué)者對(duì)“大采高綜采”的相關(guān)名詞的定義與描述，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外關(guān)于大采高綜采的工程實(shí)踐(目前，世界最大采高8.8m綜采工作面于2015年在神東煤炭集團(tuán)上灣煤礦實(shí)踐)，確定大采高綜采智能化工作面開采的定義是采用綜采智能化成套裝備一次開采全厚達(dá)3.5～8.8m厚煤層的開采技術(shù)，其具有生產(chǎn)過程復(fù)雜、設(shè)備種類眾多、礦壓顯現(xiàn)劇烈等特點(diǎn)，其技術(shù)特征為：綜采開采；煤層厚度達(dá)3.5～8.8m；工作面技術(shù)與裝備智能化。

2大采高綜采智能開采礦壓顯現(xiàn)特征

2.1圍巖破壞強(qiáng)度明顯增大

采用數(shù)值軟件FLAC3D對(duì)大采高綜采在不同采高條件下的圍巖垮落高度進(jìn)行模擬研究，如圖1[16]所示。由圖1分析可知，隨著采高的增加[16-17]，工作面的加長(zhǎng)，頂板垮落高度和破壞高度范圍明顯加大，其也說明了圍巖破壞強(qiáng)度明顯增大。

圖1　頂板垮落高度和破壞高度曲線

2.2支承壓力與峰值明顯加大

煤壁破壞面積與工作面采高和長(zhǎng)度的關(guān)系，如圖2所示。將煤壁前方拉破壞區(qū)與塑性區(qū)稱為破壞區(qū)[18-19]，圖2為某礦煤壁前方破壞區(qū)面積與采高及工作面長(zhǎng)度的關(guān)系，當(dāng)工作面采高超過4m，長(zhǎng)度超過210m時(shí)，煤壁前方破壞面積急劇增加。對(duì)于任一大采高工作面，當(dāng)工作面采高、長(zhǎng)度超過某一臨界值時(shí)，其礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)度增加明顯[20-21]。圖3為某工作面在采高為4.5m和6.2m時(shí)支承壓力的實(shí)測(cè)結(jié)果[20]。結(jié)合圖2和圖3分析可知：隨著采高的增加，支承壓力與峰值明顯加大。

圖2　煤壁破壞面積與工作面采高和長(zhǎng)度的關(guān)系

圖3　不同采高時(shí)支承壓力實(shí)測(cè)曲線

2.3煤壁極易發(fā)生片幫冒頂

表1[16]為某礦大采高綜采工作面片幫實(shí)測(cè)結(jié)果。由表1分析可知：片幫深度小于400mm約占總數(shù)的70%，最大片幫深度達(dá)1.5m，多發(fā)生在煤壁中部偏上位置，多為滑落式片幫，很容易誘發(fā)端面冒頂事故[21]。

表1　工作面片幫冒頂分布統(tǒng)計(jì)

3大采高綜采智能開采存在的問題及解決思路

3.1存在的問題

根據(jù)大采高綜采智能開采礦壓顯現(xiàn)特征，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)其主要存在如下問題：

(1)工作面礦壓大，支護(hù)強(qiáng)度要求高，安全閥要求可靠性高，同時(shí)工作面網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)要及時(shí)傳輸與反饋。

(2)煤壁面積大，缺乏有效支撐，造成支架前端對(duì)頂板的支護(hù)強(qiáng)度不足，易片幫、冒頂。

(3)粉塵大，光線暗，視頻效果不好。

(4)礦壓大，降柱時(shí)間長(zhǎng)，不穩(wěn)定，存在控制程序與現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境條件的不匹配問題。

(5)智能化程度低，存在控制系統(tǒng)靜態(tài)化與應(yīng)用環(huán)境動(dòng)態(tài)化的矛盾。

3.2解決思路

根據(jù)大采高綜采智能開采存在的問題，其解決思路如下：

(1)構(gòu)建基于千兆以太網(wǎng)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偪刂凭W(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以滿足多信息大數(shù)據(jù)傳輸需求。

(2)構(gòu)建超大采高綜采智能開采防片幫控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤壁的主動(dòng)支撐，對(duì)液壓支架前端支撐應(yīng)力檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)液壓支架的圍巖管理；同時(shí)對(duì)工作面頂板壓力、煤壁壓力和安全閥工作狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面周期來壓預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)功能。

(3)構(gòu)建基于工作面高清可視化技術(shù)的監(jiān)控中心，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面設(shè)備的遠(yuǎn)程干預(yù)控制。

(4)構(gòu)建基于支架重心控制的穩(wěn)定性模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支架的姿態(tài)控制，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)支架的快速移架功能。

(5)構(gòu)建基于三維動(dòng)畫技術(shù)的工作面設(shè)備三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面開采、垮落、運(yùn)輸?shù)葓?chǎng)景的真實(shí)再現(xiàn)。

4大采高綜采智能開采關(guān)鍵技術(shù)

大采高綜采智能開采系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，如圖4所示。其關(guān)鍵控制技術(shù)包括工作面總控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圍巖支架耦合控制技術(shù)、高清可視化技術(shù)、快速移架控制技術(shù)、設(shè)備三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。

圖4　大采高綜采智能開采系統(tǒng)

4.1工作面總控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

工作面總控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一開放具有100M工業(yè)以太網(wǎng)的工作面控制平臺(tái)，其主要設(shè)備為綜合接入器、光電轉(zhuǎn)換器和交換機(jī)，其控制系統(tǒng)具備虛擬局域網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)狀況自診斷等功能。大采高綜采工作面智能化控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如圖5所示。

圖5　大采高綜采工作面智能化控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

4.2工作面圍巖支架耦合控制技術(shù)

根據(jù)大采高綜采智能化工作面的特點(diǎn)，需要實(shí)現(xiàn)工作面圍巖支架耦合控制。工作面圍巖支架耦合控制可以實(shí)現(xiàn)支架姿態(tài)監(jiān)測(cè)、頂板圍巖耦合、幫部圍巖耦合及支架傾倒控制等功能。具體如下：

(1)支架姿態(tài)監(jiān)測(cè)根據(jù)支架底座、頂梁、掩護(hù)梁、前連桿的傾角傳感器元件，實(shí)時(shí)檢測(cè)支架的工作姿態(tài)，防止支架的傾斜或咬架等發(fā)生，及時(shí)給予停止或閉鎖。

(2)頂板圍巖耦合根據(jù)支架立柱壓力傳感器、一級(jí)護(hù)幫板的壓力、行程傳感器和三級(jí)護(hù)幫板的接近開關(guān)等感知元件，對(duì)工作面頂板圍巖參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，對(duì)工作面頂板垮落、冒頂?shù)惹闆r可以進(jìn)行有效監(jiān)控，以便及時(shí)迅速發(fā)現(xiàn)頂板圍巖的危險(xiǎn)性情況。

(3)幫部圍巖耦合通過支架的行程傳感器、壓力傳感器及接近傳感器等深度智能感知工作面幫部圍巖的變化情況后采取的有效護(hù)幫行為。通過在支架護(hù)幫板上安裝行程傳感器，使成組收護(hù)幫板時(shí)形成逐漸打開的形狀，防止在收護(hù)幫板以后有大塊煤垮落砸壞立柱油缸或卡在支架與電纜槽之間造成支架無法推移等事故；通過在護(hù)幫板上安裝壓力傳感器，使護(hù)幫板對(duì)煤壁支撐效果進(jìn)行感知，防止大采高綜采智能工作面發(fā)生片幫事故；通過在三級(jí)護(hù)幫板上安裝接近傳感器，防止護(hù)幫板動(dòng)作干涉造成設(shè)備損壞，在接近傳感器出現(xiàn)故障的情況下，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行護(hù)幫板動(dòng)作閉鎖，對(duì)于沒有收回或無法收回護(hù)幫板的支架進(jìn)行報(bào)警。幫部圍巖耦合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果如圖6所示。

圖6　幫部圍巖耦合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

(4)支架傾倒控制當(dāng)工作面有傾角或處于仰采、俯采時(shí)，大采高綜采支架都可能會(huì)在移架過程中出現(xiàn)咬架、傾倒等事故，采用角度傳感器檢測(cè)液壓支架工作狀態(tài)，在支架運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行姿態(tài)控制，當(dāng)支架的相關(guān)部件角度大于規(guī)定值或支架與相鄰支架構(gòu)件的角度大于限定值時(shí)，實(shí)施對(duì)支架動(dòng)作的閉鎖控制，防止支架咬架和傾倒等事故的發(fā)生。

4.3工作面高清可視化技術(shù)

根據(jù)煤礦綜采工作面的特殊應(yīng)用環(huán)境，經(jīng)過對(duì)國(guó)內(nèi)外已有攝像儀的對(duì)比分析，研制出了一款礦用本安型高清云臺(tái)攝像儀。采用720p的高清鏡頭，支持彩色和黑白的自動(dòng)或手動(dòng)切換，可以在低照度條件下獲得較優(yōu)視頻，滿足了對(duì)工作面的監(jiān)控要求。同時(shí)通過外部通訊對(duì)內(nèi)部云臺(tái)電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)精度達(dá)到1°的電機(jī)控制功能；實(shí)現(xiàn)了對(duì)步進(jìn)電機(jī)的灌封工藝處理，滿足煤礦通用設(shè)計(jì)要求。

通過井下主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行視頻圖像接力技術(shù)和圖像追蹤技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)視頻畫面對(duì)采煤機(jī)等綜采設(shè)備的實(shí)時(shí)追蹤，將工作面運(yùn)行畫面自動(dòng)推送至操作人員的面前，身臨其境地完成工作面的遠(yuǎn)程人工干預(yù)。

4.4工作面快速移架控制技術(shù)

大采高綜采智能化工作面需要可以進(jìn)行快速移架的控制技術(shù)，以達(dá)到有效避開工作面周期來壓及沖擊地壓的危害。采用直驅(qū)動(dòng)快速供液控制技術(shù)，可以提高液壓支架的動(dòng)作響應(yīng)速度。FHD500/31.5型大流量電液控?fù)Q向閥具有2個(gè)DN25進(jìn)液口，5個(gè)DN25工作口和快速回液功能的1000L/min大流量立柱液控單向閥及大流量倒拉推移單向閥配合，可滿足7m支架快速移架的需求，使液壓支架移架速度能夠達(dá)到8s/架。

通過液壓支架移架動(dòng)作仿真分析，設(shè)定立柱動(dòng)作距離為0.1m，推溜千斤頂動(dòng)作距離為0.96m，單臺(tái)支架的降移升時(shí)間分別為3s，3s，2s，整個(gè)動(dòng)作循環(huán)時(shí)間為8s。液壓支架的移架降移升動(dòng)作模擬仿真曲線如圖7所示，圖中L代表行程距離，單位為m；t代表時(shí)間，單位為s。

圖7　液壓支架的移架降移升動(dòng)作模擬仿真曲線

4.5工作面設(shè)備三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

采用三維動(dòng)畫技術(shù)，建立工作面設(shè)備的三維模型，解決三維模型與工作面設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)具有實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的三維監(jiān)視系統(tǒng)。建立的綜采工作面三維監(jiān)視系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的開采割煤、垮落過程、煤塊運(yùn)出、支架推溜等效果的展現(xiàn)。大采高綜采智能工作面三維虛擬現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)場(chǎng)景如圖8所示。

圖8　大采高綜采智能工作面三維虛擬現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)場(chǎng)景

5大采高綜采智能開采工程應(yīng)用

5.1工程概況

紅柳林煤礦是由陜西煤業(yè)化工集團(tuán)有限責(zé)任公司和榆林市地方國(guó)有企業(yè)合作建設(shè)，初期投產(chǎn)10Mt/a。礦井采用斜井開拓，分區(qū)式通風(fēng)，屬低瓦斯礦井。試驗(yàn)工作面為該礦15205大采高工作面。煤層厚度1.2～9.3m，平均采高6.8m；工作面走向長(zhǎng)度為3030m；工作面傾向長(zhǎng)度為354m；工作面割煤方式為雙向割煤；采煤機(jī)割煤速度為7m/min，調(diào)度速度為10m/min；割煤采用“三八”制作業(yè)，兩班半生產(chǎn)，半班檢修。

5.2應(yīng)用效果

本項(xiàng)目自2013年3月開始井下使用，大采高綜采智能開采系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，并對(duì)工作面總控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圍巖支架耦合控制技術(shù)、高清可視化技術(shù)、快速移架控制技術(shù)和設(shè)備三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐。大采高綜采智能開采工作面監(jiān)控中心現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果如圖9所示。

圖9　大采高綜采智能開采工作面監(jiān)控中心

6結(jié)論

(1)確定了大采高綜采智能化工作面開采的定義是采用綜采智能化成套裝備一次開采全厚達(dá)3.5～8.8m厚煤層的開采技術(shù)，其具有生產(chǎn)過程復(fù)雜、設(shè)備種類眾多、礦壓顯現(xiàn)劇烈等特點(diǎn)，其技術(shù)特征為：綜采開采；煤層厚度達(dá)3.5～8.8m；工作面技術(shù)與裝備智能化。

(2)得到了大采高綜采智能開采具有圍巖破壞強(qiáng)度明顯增大、支承壓力與峰值明顯增大和煤壁極易發(fā)生片幫冒頂?shù)牡V壓顯現(xiàn)特征，分析了其存在問題，并找到了有針對(duì)性的解決思路。

(3)提出了大采高綜采智能開采系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其關(guān)鍵控制技術(shù)是工作面總控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圍巖支架耦合控制技術(shù)、高清可視化技術(shù)、快速移架控制技術(shù)和設(shè)備三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。紅柳林煤礦7m大采高綜采的現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐是對(duì)智能化工作面開采的一次有益探索。

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[責(zé)任編輯：施紅霞]

Key Technology of Mining in Intelligent Fully Mechanized Coal Mining Face withLarge Mining Height

HUANG Le-ting1，HUANG Zeng-hua2，ZHANG Ke-xue2

(1.Tiandi Science & Technology Co.，Ltd.，Beijing 100013，China；2.Beijing Tiandi-Marco Electro-hydraulic Control System Co.，Ltd.，China Coal Technological & Engineering Group，Beijing 100013，China)

Abstract：Intelligent working face mining of fully mechanized mining with large height is a technology that once mining full thickness could achieved 3.5～8.8m with fully mechanized mining intelligently outfit，which include the characters of production process complex，more types of equipment，rock pressure drastically and so on.The studies pointed out broken strength of surrounding rock improved drastically，abutment pressure and its peak value increased obviously，rib spalling and roof fall easily were the main characters of rock pressure behavior，the solution was proposed after analyzed，and put forward intelligently mining system of fully mechanized coal mining with large height is complex system engineering，and its key control techniques are main control network technology of working face，coupling supporting technology of surrounding rock and support，HD visualization technology，rapid moving support control technology and 3D visual reality technology.Its engineering practiced was a beneficial exploration for intelligently working face mining of fully mechanized coal mining with large mining height.

Keywords：large mining height；fully mechanized mining；intelligently working face；intelligent mining；unmanned

[中圖分類號(hào)]TD82

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1006-6225(2016)01-0001-06

[作者簡(jiǎn)介]黃樂亭(1960-)，男，山東龍口人，研究員，工學(xué)博士，從事礦區(qū)開采沉陷機(jī)理與防治技術(shù)方面的研究。

[基金項(xiàng)目]國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)資助項(xiàng)目(2013AA06A410)；北京市科技計(jì)劃重大科技成果轉(zhuǎn)化落地培育資助項(xiàng)目(Z141100003514025)；中國(guó)煤炭科工集團(tuán)重點(diǎn)資助項(xiàng)目(2012ZD001)

[收稿日期]2015-12-29

[DOI]10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2016.01.001

[引用格式]黃樂亭，黃曾華，張科學(xué).大采高綜采智能化工作面開采關(guān)鍵技術(shù)研究[J].煤礦開采，2016，21(1)：1-6.