（山西汾西礦業(yè)集團水峪煤業(yè)有限責任公司綜采二隊 山西 032302）

引言

在當今的煤礦綜采工作面中，智能化技術已經得到了越來越廣泛的應用。通過該技術的應用，不僅顯著提升了綜采工作效率、質量與安全，同時也進一步降低了作業(yè)人員的勞動強度，并為企業(yè)節(jié)約了大量的人力資源成本，這對于煤礦企業(yè)經濟效益的提升有著關鍵性的意義。因此，在煤礦企業(yè)的綜采作業(yè)中，一定要加強智能化技術的應用研究，并對其裝備進行科學管理，這樣才可以進一步提升生產效益，促進企業(yè)發(fā)展。

1.工作面基本概況

本次所研究的煤礦綜采工作面智能化技術應用及其裝備管理主要是針對山西省水峪煤業(yè)81104智能化工作面所進行的研究，該工作面上的智能化裝置在2020年5月份完成了主體設備的安裝，在2020年的6-8月份，技術人員開始趕赴設備廠家接受專業(yè)培訓，從2020年9月份起，對自動化系統(tǒng)開始進行調試。目前，該工作面上的自動化系統(tǒng)設備基本都已經實現了正常的自動化運行，只有自動放煤系統(tǒng)需要做出進一步的優(yōu)化處理。以下是81104工作面的具體情況：

表1 81104工作面的具體情況

在對該工作面進行了智能化技術應用之后，具體的開采情況如下：

表2 智能化技術與裝備應用后該工作面的具體綜采情況

2.81104工作面的智能化開采技術應用分析

(1)智能化工作面的系統(tǒng)組成分析

在本次所研究的智能化工作面系統(tǒng)中，主要的組成部分有七個，第一是液壓支架電液控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)單個液壓支架安裝傳感器15個，其主要功能是監(jiān)測和分析礦壓、工作面起伏狀態(tài)和液壓支架狀態(tài)，系統(tǒng)可按照手動和自動兩種形式來實現遠程控制，且能夠實現自動補壓和自動反洗。第二是采煤機自動控制系，該系統(tǒng)的主要功能是對采煤工況進行自動化監(jiān)控，然后通過采煤機主畫面和跟機視頻畫面輔助的方式來遠程控制采煤機操作；同時也可以幫助采煤機完成截割功能的記憶，并實現其端頭和端尾的自動化割煤[1]。第三是工作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要功能是對固定點、轉載點以及工作面進行跟機監(jiān)控，其視頻監(jiān)控設備設置情況如下：

表3 視頻監(jiān)控設備設置情況

第四是工作面語音通訊系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要功能是將泄漏通訊作為基礎來實現實時的語音對講，其通信平臺是天津華寧KTC101平臺。第五是工作面集控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)測設備工況、對煤流運輸設備進行一鍵啟?？刂啤⒑奢d聯(lián)動語音預警提示以及單設備的啟?？刂频取５诹侵悄芄┮合到y(tǒng)，該系統(tǒng)的主要功能是對供液站、配液站以及凈水站的工況進行監(jiān)測和遠程控制。第七是云端系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要功能是接收和儲存智能化工作面上傳的信息，避免系統(tǒng)容量不足帶來的困擾，同時也構建了自身設備運行參數實時監(jiān)測的大數據。

(2)位置監(jiān)測技術的應用

在通過智能化綜采工作面進行煤礦綜采的過程中，需要對采煤機具體的位置實時進行確定與調整。目前，慣性導航技術是位置監(jiān)測中的一項最常用的技術形式，通過該技術的應用，可以借助于加速度計算來實現采煤機位置監(jiān)測，并為其提供導航。但是如果僅僅應用這一種技術，隨著應用時間的延長，監(jiān)測誤差也會增大?；诖耍谠摷夹g的具體應用中，也需要結合一些其他的位置監(jiān)測技術來使用，比如閉合路徑算法的應用便可有效降低其誤差，實現采煤機位置的準確監(jiān)測。特別是在工作面比較大的情況下，這兩種技術的結合使用不僅可進一步提升位置監(jiān)測精度，同時也可以有效降低人工開采程度，讓智能化技術在煤礦綜采中得以充分利用[2]。

(3)溜坡控制技術的應用

在通過智能化技術進行工作面的煤礦綜采過程中，如果煤層走向并不與工作面走向相垂直，液壓支架便很容易出現溜坡情況。這樣的情況不僅會影響到采礦效果，同時也會為采礦工作帶來很大程度的危害性。為有效實現該現象的自動化監(jiān)測與控制，可以將澳大利亞研發(fā)的激光掃描儀糾正技術應用其中。借助于激光掃描，以此來達到良好的開采監(jiān)測效果。同時，在具體開采中，也可以采用自動控制形式的液壓支架，這樣便可進一步實現其穩(wěn)定性和可靠性。

(4)視頻監(jiān)控技術的應用

借助于視頻監(jiān)控技術，可以在開采作業(yè)中創(chuàng)造出一個三維立體化的綜采環(huán)境，讓整個的采礦作業(yè)流程和各種工藝設備都得到有效模擬。采礦作業(yè)中，操作人員可借助于這一技術實現設備作業(yè)信息的直觀獲取，讓人機之間達到良好的互動效果，讓傳統(tǒng)綜采工作面作業(yè)中的時間限制與空間限制得以有效避免，工作人員可以隨時隨地進入到系統(tǒng)所模擬的任何一個區(qū)域內進行監(jiān)測與控制。同時，借助于視頻監(jiān)控系統(tǒng)，也可以對各種物體的種類、運動狀態(tài)以及相關的設備信息等進行準確識別，并對相應的設備進行運行規(guī)律模擬，以此來實現具體空間狀態(tài)確定。這樣就可以構建出一個更加接近于真實環(huán)境的虛擬空間，為后續(xù)的煤礦綜采作業(yè)中智能化技術的應用及其裝備管理提供重要的技術支撐，讓煤礦綜采工作面真正實現智能化作業(yè)。

3.煤礦綜采工作面的智能化裝備管理分析

(1)智能化液壓支架管理分析

在智能化液壓支架的管理中，為實現其應用優(yōu)勢的充分發(fā)揮，需要將一個遠程操作臺設置在監(jiān)控中心，通過電液系統(tǒng)來進行計算機主界面控制，并將工作面視頻界面控制作為輔助技術，借助于操作支架對液壓支架進行遠程控制。在對綜采工作面中的液壓支架進行控制的過程中，電液控制系統(tǒng)的應用，可以讓支架達到自動跟機效果，通過采煤機的自動力來實現支架的自動化遠程控制。而在液壓支架試驗下自動降移升之后，工作面也許并不能達到三直兩平效果，此時需借助于支架工作面相對位置的判斷來保障其自動找平、找直效果。具體管理中，需要在工作面上設置實時視頻監(jiān)控裝置，結合實際需求將支架對齊。

(2)智能采煤機管理分析

在進行智能采煤機的管理過程中，需要將一個遠程操作臺設置在監(jiān)控中心，借助于這個操作臺，可以對采煤機的具體位置進行監(jiān)測，并對其發(fā)出相應的控制指令。在此過程中，主要借助于MEMS傳感技術來進行采煤機具體工作狀態(tài)和支架工作狀態(tài)的參數采集，然后對其位置關系進行科學計算，以此來實現采煤機運行軌跡的預測，并使其和其他設備之間達到良好的聯(lián)動效果[3]。通過這樣的方式，便可實現采煤機設備的遠程管理與控制，保障其工作效率與工作精度，避免由于采煤機運行情況不佳或者是運行故障所引發(fā)的質量問題。

(3)智能刮板輸送機管理分析

在對煤礦綜采工作面上的智能化裝備進行管理的過程中，為有效保障煤炭運輸質量，需要對刮板運輸機做好直線度的檢查。因為刮板運輸機可以給采煤機提供足夠的支撐作用，所以應使其平整度在工作中保持一致，同時應使其和支架之間產生一定的相互作用，并使其位置得到實時的監(jiān)測與控制。在此過程中，為有效避免刮板輸送機出現上竄或下滑現象，管理人員和技術人員應做好其自身定位的研究，然后通過智能化控制技術來做好其定位控制。通過這樣的方式，才可以有效保障智能化刮板輸送機的管理效果，充分發(fā)揮出其應用優(yōu)勢，保障煤礦綜采工作面的智能化開采效果。

4.煤礦綜采工作面智能化技術與裝備的應用和管理效益分析

在本次所研究的山西省水峪煤業(yè)81104智能化工作面開采作業(yè)中，隨著智能化技術的應用和智能化裝備的管理，讓煤礦企業(yè)在效益上實現了顯著突破。具體情況如下：

(1)經濟效益

在本次智能化技術及其裝備應用之后，工作面單班作業(yè)中的固定崗位工作人員數量和巡檢維護工作人員的數量都實現了顯著降低，在改造之前，該工作面的固定工作人員數量為20人，改造之后，其固定工作人員數量減少到了14人。

同時，在這一智能化綜采工作面上，因為轉盤式工轉破一體機的應用，使得原來的運輸方式得以良好改善，不僅實現了煤炭運輸效率的顯著提升，也進一步降低了故障的發(fā)生幾率與檢修成本。

由此可見，隨著智能化技術及其裝備在煤礦綜采工作面上的應用，煤礦企業(yè)在人力資源成本方面以及設備運維成本方面均實現了經濟效益的顯著提升。

(2)安全效益

首先，在智能化的綜采工作面建設中，隨著各種智能化技術與裝備的應用，不僅在很大程度上提升了裝備的自動化與智能化水平，同時也進一步提升了裝備應用的安全性。

其次，在本次智能化工作面建設中，將超前支架應用到了工作面兩巷，以此來對超前支護段進行支護，同時實現了超前支架、轉載機自移裝置、皮帶機尾自移裝置的遙控、遠程控制，避免了工作面人員直接處于空頂、機道等危險區(qū)域作業(yè)，大大提高了人員作業(yè)安全系數[4]。

最后，通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)的全方位應用，讓現場各個設備的實際運行情況都得到了全面監(jiān)測，管理人員不需要親身到達現場便可實現各種設備運行情況的查看，其自身安全得到了良好保障。

5.結束語

綜上，在通過智能化技術進行煤礦綜采工作面的采煤工作中，企業(yè)應結合實際情況與實際需求，實現該技術的合理應用，同時也應該對其裝備進行良好管理。通過這樣的方式，才可以充分發(fā)揮出智能化技術的應用優(yōu)勢，進一步提升煤礦綜采工作面的作業(yè)效率、質量和安全性，保障企業(yè)效益，促進企業(yè)發(fā)展。