李永和

陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)橫山魏墻煤業(yè)有限公司 陜西 榆林 719100

1 引言

針對(duì)目前煤礦開采任務(wù)的不斷增長(zhǎng)，開采進(jìn)度不斷深入的同時(shí)也增加了開采難度和風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)狀，目前在信息時(shí)代不斷推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)＋發(fā)展的同時(shí)，也針對(duì)上述情況將此技術(shù)應(yīng)用于煤礦行業(yè)中，通過(guò)智能化采煤機(jī)等設(shè)備來(lái)降低人工作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)，并且降低開采難度，實(shí)現(xiàn)開采效率和開采量的提升。針對(duì)整個(gè)采煤作業(yè)中比較關(guān)鍵的采煤機(jī)來(lái)說(shuō)，需要通過(guò)智能化技術(shù)的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化采煤的目標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同的井下環(huán)境和設(shè)備性能來(lái)進(jìn)行最佳工作方式的自主選擇，通過(guò)智能化控制系統(tǒng)的應(yīng)用來(lái)滿足上述智能化采煤的要求。

2 我國(guó)采煤機(jī)智能化及輔助設(shè)備技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

2.1 采煤機(jī)智能化技術(shù) 由于在目前主要的開采作業(yè)中會(huì)存在瓦斯等易燃易爆的氣體或其他有毒有害氣體，容易在相對(duì)較為密閉的空間中遇到明火出現(xiàn)火災(zāi)、爆炸或中毒等人身傷害事故，威脅作業(yè)人員生命安全的同時(shí)，還會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響開采進(jìn)度。因此針對(duì)目前仍然存在的較多的人工操作環(huán)節(jié)，研發(fā)人員對(duì)采煤機(jī)智能技術(shù)進(jìn)行深入研究，通過(guò)預(yù)設(shè)程序和指令來(lái)感知井下環(huán)境，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將上述感知信息向地面控制端進(jìn)行傳遞，保證工作人員在不深入井下的同時(shí)也可以快速和準(zhǔn)確獲取井下的具體情況并根據(jù)實(shí)際情況制定最佳的開采方案。

2.2 采煤機(jī)定位技術(shù) 由于在采煤作業(yè)中需要依照采煤的動(dòng)向來(lái)對(duì)采煤機(jī)的開采作業(yè)進(jìn)行調(diào)整。為此就可以通過(guò)紅外線以及激光定位等先進(jìn)的定位技術(shù)來(lái)確定采煤機(jī)的精準(zhǔn)位置。

2.3 煤巖截面感知技術(shù) 針對(duì)具有較多巖石的煤層來(lái)說(shuō)，為避免造成設(shè)備損傷或者是由于煤層巖石比較分散而造成的開采難度增加等問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題就需要做好對(duì)煤層巖性的識(shí)別工作，目前比較先進(jìn)的技術(shù)就是通過(guò)雷達(dá)和激光來(lái)對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行自主識(shí)別，而且通過(guò)紅外線來(lái)識(shí)別外界環(huán)境中的問(wèn)題，可以有效避讓開采過(guò)程中的巖石區(qū)。

2.4 液壓支架智能化技術(shù) 由于在每個(gè)煤礦區(qū)域中會(huì)存在多個(gè)井下工作面，為了保證支護(hù)效果，就需要保證支架的支撐性能。為此，在目前井下作業(yè)中采用比較先進(jìn)的液壓支架智能技術(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中無(wú)需人員開展現(xiàn)場(chǎng)操作，只需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的操作，就能夠表現(xiàn)出較強(qiáng)的承壓能力。

2.5 刮板輸送機(jī)智能化技術(shù) 在煤炭開采中刮板輸送機(jī)的主要作用就是將一層層刮下來(lái)的煤炭從開采區(qū)域中運(yùn)出來(lái)。在刮板輸送機(jī)運(yùn)煤中應(yīng)用智能化技術(shù)，首先是可以應(yīng)用于啟動(dòng)過(guò)程中，可以通過(guò)啟動(dòng)管理程序的應(yīng)用來(lái)避免強(qiáng)行啟動(dòng)或啟動(dòng)不當(dāng)?shù)膯?wèn)題?；蛘呤穷A(yù)設(shè)程序及其在需要的時(shí)候?qū)︽溗龠M(jìn)行自動(dòng)控制和安全操作。還有就是在信號(hào)傳輸，可以通過(guò)自動(dòng)工作設(shè)備的應(yīng)用來(lái)保證工作人員隨時(shí)通過(guò)信號(hào)傳輸掌握工作情況，并針對(duì)其中出現(xiàn)的問(wèn)題隨時(shí)叫停來(lái)保障作業(yè)安全。

3 采煤機(jī)智能截割技術(shù)

3.1 選擇記憶截割路徑 智能截割技術(shù)是目前比較先進(jìn)的識(shí)別巖層厚度的技術(shù)，在此技術(shù)的應(yīng)用中，首先就是進(jìn)行記憶截割路徑的選擇，然后在此程序下可以知道采煤機(jī)自動(dòng)開展截割作業(yè)的過(guò)程。如果在實(shí)際截割作業(yè)中遇到實(shí)際情況與預(yù)設(shè)程序不符，則需要自主調(diào)節(jié)滾筒，或者是出現(xiàn)工作環(huán)境與預(yù)期存在較大差異時(shí)，導(dǎo)致自主調(diào)節(jié)無(wú)法適應(yīng)環(huán)境變化，也需要工作人員結(jié)合實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行人工調(diào)整。同時(shí)在上述過(guò)程中記錄工作環(huán)境的變化情況，保證下次開展此位置的作業(yè)時(shí)就可以按照最新記憶的數(shù)據(jù)開展截割作業(yè)。

3.2 自適應(yīng)牽引控制技術(shù) 在井下環(huán)境中開展截割作業(yè)時(shí)，由于工作環(huán)境在不斷變化，造成截割作業(yè)中的參數(shù)也在不斷變化，為了確保采煤機(jī)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，就需要使用自適應(yīng)牽引控制技術(shù)來(lái)結(jié)合實(shí)際情況對(duì)程序進(jìn)行調(diào)節(jié)，在此技術(shù)的應(yīng)用下，保證采煤機(jī)在自適應(yīng)牽引控制下符合井下環(huán)境的工作要求，而且運(yùn)用粒子群算法來(lái)保證此技術(shù)的應(yīng)用效果。

3.3 自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制技術(shù) 在上述通過(guò)記憶的方式開展截割作業(yè)的過(guò)程中，由于工作環(huán)境會(huì)發(fā)生變化，所以在記憶截割作業(yè)過(guò)程中容易出現(xiàn)碰撞到巖石并損壞截齒和設(shè)備，甚至還會(huì)造成安全事故的發(fā)生。為此，就可以應(yīng)用自主調(diào)節(jié)功能，也就是無(wú)論工作面環(huán)境怎樣改變，采煤機(jī)截割滾筒都可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行高度的自動(dòng)適應(yīng)調(diào)整。

4 綜采機(jī)組物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

4.1 實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)信息傳輸 在采煤機(jī)中使用指令傳輸裝置主要作用是向地面?zhèn)鬏斨噶?，同時(shí)還要配合攝像頭并做好對(duì)攝像頭的保護(hù)。在井下作業(yè)的不同類型設(shè)備之間，可以通過(guò)上述傳輸設(shè)備來(lái)通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。這樣就可以保證采煤機(jī)獲取到其他設(shè)備的數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以保證地面控制中心獲取井下所有設(shè)備的數(shù)據(jù)。然后通過(guò)交換機(jī)來(lái)對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行連接，保證在其中一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時(shí)，其他設(shè)備可以正常接收和發(fā)送指令，這樣就可以通過(guò)就近的方式實(shí)現(xiàn)指令的傳送。

4.2 構(gòu)建以互聯(lián)網(wǎng)＋為核心的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng) 在目前的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，由于信息數(shù)據(jù)的傳播更加容易，因此，為了在采煤作業(yè)中可以實(shí)時(shí)掌握作業(yè)進(jìn)度和效率，就需要構(gòu)建一個(gè)以互聯(lián)網(wǎng)＋為核心的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)來(lái)連接不同的設(shè)備以及地面網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)地面總控制室來(lái)精準(zhǔn)定位不同的工作點(diǎn)。同時(shí)還要在井下的工作區(qū)域中通過(guò)單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及不同的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控裝置，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)和地面網(wǎng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，或者是通過(guò)以太網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，保證總網(wǎng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)督工作進(jìn)程，從而構(gòu)建起完整的監(jiān)控系統(tǒng)。

5 結(jié)語(yǔ)

在目前的采煤機(jī)智能化技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員重復(fù)勞動(dòng)的大大減少，對(duì)于提升煤炭開采效率和保障作業(yè)人員安全起到關(guān)鍵作用。未來(lái)，還需要加強(qiáng)對(duì)自主截割技術(shù)的研究來(lái)提升其智能化后的效果。同時(shí)還要通過(guò)自適應(yīng)牽引技術(shù)來(lái)提升設(shè)備適應(yīng)環(huán)境變化的能力，加強(qiáng)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)方法的研究，提升采煤機(jī)的感知功能，實(shí)現(xiàn)工作效率的提升以及真正的采煤作業(yè)智能化。