（山焦集團(tuán)華晉焦煤有限責(zé)任公司沙曲一號(hào)煤礦 山西 033300）

科技的飛速發(fā)展使許多先進(jìn)技術(shù)都被應(yīng)用到煤礦開采中，在具體開采期間，要做好綜采工作面智能開采關(guān)鍵技術(shù)的探討，進(jìn)而為煤礦開采提供支持，提高煤礦產(chǎn)量。

1.煤礦開采面臨的問(wèn)題

（1）作業(yè)面環(huán)境惡劣，攝像儀器在應(yīng)用過(guò)程中的清晰度容易遭受水霧、粉塵等各項(xiàng)因素影響，特別是逆風(fēng)采煤時(shí)，操作人員無(wú)法看清煤巖界面的具體情況，因此，采用遠(yuǎn)程視頻對(duì)采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)干預(yù)難度較大。

（2）液壓支架在具體應(yīng)用時(shí)難以達(dá)到理想效果，其只可以被應(yīng)用在作業(yè)面階段性應(yīng)用，不能將其作為一種主流模式長(zhǎng)期運(yùn)行，只能被用于少數(shù)礦區(qū)內(nèi)，造成這一問(wèn)題的原因是采用的支架跟機(jī)自動(dòng)化程序，以及參數(shù)及流程都過(guò)于單一，難以適應(yīng)多變作業(yè)面環(huán)境[1]。

（3）采用記憶截割技術(shù)時(shí)，采煤機(jī)在運(yùn)行時(shí)無(wú)法適應(yīng)作業(yè)面煤發(fā)生的變化，因此，采煤機(jī)記憶切割只能適合應(yīng)用在條件相對(duì)簡(jiǎn)單的作業(yè)面上[2]。

（4）缺少監(jiān)控系統(tǒng)，在采煤期間，仍需要現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員依據(jù)作業(yè)面具體情況，采取人工方式對(duì)煤礦開采中采用的各項(xiàng)設(shè)備調(diào)整。

2.以姿態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的液壓支架控制技術(shù)

液壓支架式煤礦綜采作業(yè)面中的一項(xiàng)重要設(shè)備，如果在實(shí)際煤礦開采期間，若遇到綜采作業(yè)面發(fā)生起伏不平現(xiàn)象時(shí)，底座與頂梁可能會(huì)出現(xiàn)縱向和橫向傾斜問(wèn)題，液壓支架在升架、推移刮板輸送機(jī)等各項(xiàng)環(huán)節(jié)期間，各個(gè)過(guò)程與圍巖作業(yè)面為耦合關(guān)系，因此，在煤礦開采期間，為了更好的適應(yīng)采場(chǎng)期間危巖在采煤作業(yè)時(shí)發(fā)生的具體變化情況，液壓支架頂梁在煤礦開采時(shí)，會(huì)發(fā)生仰、俯狀態(tài)，為了確保煤礦開采作業(yè)順利進(jìn)行，減少非必要故障，要保證開采中采用的液壓支架姿態(tài)信息始終都處于可視化控制狀態(tài)，特別是避免咬架、傾倒、碰撞、拉架等各項(xiàng)內(nèi)容中[3]。

基于總線通信方式姿態(tài)傳感器測(cè)量系統(tǒng)，要將液壓支架、頂梁、連桿底座地等各個(gè)位置處安裝姿態(tài)傳感器，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用，完成對(duì)橫軸和軸承方向各項(xiàng)角度數(shù)據(jù)的測(cè)量，同時(shí)，差距傳感器總線利用各自測(cè)量的角度數(shù)據(jù)精準(zhǔn)的傳輸?shù)揭簤褐Ъ芸刂破鱗4]。液壓支架控制器全面結(jié)合支架主體結(jié)構(gòu)件機(jī)械模型，對(duì)液壓支架底座、互幫狀態(tài)、支架高等各項(xiàng)信息內(nèi)容加以計(jì)算，取得精準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果，通過(guò)動(dòng)態(tài)方式監(jiān)測(cè)液壓支架姿態(tài)情況；通過(guò)動(dòng)態(tài)方式控制支架的具體狀態(tài)，更好完成開采作業(yè)。

3.以姿態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的采煤機(jī)記憶截割

記憶切割主要分為以下幾段：

記憶學(xué)習(xí)。記憶學(xué)習(xí)是采煤機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)采煤機(jī)在割煤作業(yè)開展中的內(nèi)容進(jìn)行分析、掌握采煤作業(yè)參數(shù)，對(duì)工藝段內(nèi)容進(jìn)行保存。

記憶割煤。記憶割煤指的就是依據(jù)記憶數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)割煤，完成煤礦開采作業(yè)[5]。

記憶中斷。記憶中斷指的是在進(jìn)行記憶截割時(shí)遇到了異常問(wèn)題，此時(shí)，要暫時(shí)中斷記憶截割，然后通過(guò)手動(dòng)方式開展割煤作業(yè)。

記憶修改。記憶截割期間，采煤工作面會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生變化，因此，要從實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)采煤機(jī)滾筒的牽引速度或高度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，完成調(diào)整后，要精準(zhǔn)記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)，然后將原記憶數(shù)據(jù)進(jìn)行覆蓋的一個(gè)過(guò)程。

(1)測(cè)量采煤機(jī)姿態(tài)

目前，我國(guó)的自動(dòng)化工作面采煤機(jī)通常都要安裝傳感器，該傳感器在應(yīng)用過(guò)程中的關(guān)鍵作用就是測(cè)量搖臂高度；位置編碼器安裝在行走部位，通過(guò)對(duì)位編碼器的應(yīng)用可以將采煤機(jī)在應(yīng)用時(shí)的行走位置進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，測(cè)量精度可以達(dá)到厘米級(jí)，這一精度可以滿足煤礦開采作業(yè)要求；對(duì)位編碼器在實(shí)際應(yīng)用期間能夠完成煤礦開采作業(yè)中采用的采煤機(jī)身傾斜角度，以及左右傾斜角度情況的測(cè)量，通過(guò)測(cè)量獲取到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)內(nèi)容都可以作為采煤機(jī)記憶切割作業(yè)時(shí)需要應(yīng)用的各項(xiàng)參數(shù)，完成上述操作后，全面結(jié)合采煤機(jī)具體結(jié)構(gòu)模型，能夠完成對(duì)采煤機(jī)具體姿態(tài)情況的精準(zhǔn)測(cè)量[6]。

(2)記憶學(xué)習(xí)

該過(guò)程中就是通過(guò)人工方式進(jìn)行示教，因?yàn)椴僮魅藛T通過(guò)對(duì)采煤機(jī)中的遙控器進(jìn)行應(yīng)用，完成對(duì)采煤示范切割，在該過(guò)程中能夠依據(jù)采煤作業(yè)的具體情況，制定出一套符合煤礦開采作業(yè)的循環(huán)過(guò)程，通過(guò)循環(huán)過(guò)程，完成相應(yīng)的采煤作業(yè)。煤礦開采期間，操作人員要依據(jù)具體情況，科學(xué)調(diào)整煤礦開采作業(yè)中采用滾筒的高度，具體調(diào)整期間，為了確保調(diào)整的合理性，以及后續(xù)煤礦開采作業(yè)段而順利進(jìn)行，進(jìn)行調(diào)整作業(yè)時(shí)，要充分考慮液壓支架移架速度，刮板輸送機(jī)負(fù)載能力，采煤機(jī)牽引速度等各項(xiàng)因素帶來(lái)的影響。

開采煤礦期間，通過(guò)對(duì)性能良好的采煤機(jī)的應(yīng)用，能夠進(jìn)行記憶切割，然后將記憶數(shù)據(jù)依據(jù)采煤機(jī)位置和方向的不同段，煤礦開采時(shí)，為了確保整個(gè)開采作業(yè)順利進(jìn)行，確保開采作業(yè)的安全性，以及整個(gè)作業(yè)的順利進(jìn)行要，要預(yù)留多個(gè)采煤工藝段，保證采用的采煤機(jī)在運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)記憶學(xué)習(xí)[7]。

進(jìn)行采煤機(jī)作業(yè)時(shí)，受采煤環(huán)境影響，若采煤機(jī)運(yùn)行方向上發(fā)生變化，此時(shí)將一個(gè)工藝段加入到系統(tǒng)中，采煤機(jī)完成切割煤循環(huán)后，系統(tǒng)記憶學(xué)習(xí)結(jié)束，完成上述作業(yè)后，保存記憶參數(shù)，再進(jìn)入到自動(dòng)模式，采煤機(jī)在運(yùn)行時(shí)通過(guò)對(duì)記憶數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用，完成后續(xù)切割作業(yè)。

(3)記憶截割

采煤機(jī)在進(jìn)行煤礦開采中應(yīng)用，記憶截割就是采煤機(jī)在自動(dòng)模式下，依據(jù)記憶對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行全面學(xué)習(xí)，通過(guò)自動(dòng)方式對(duì)采煤機(jī)位置進(jìn)行切換，進(jìn)而得到相應(yīng)工藝段，而且要隨著采煤機(jī)在煤礦開采中位置的改變，要自動(dòng)調(diào)整采煤機(jī)在運(yùn)行時(shí)牽引速度和滾動(dòng)高度，從而使自動(dòng)割煤期間在應(yīng)用過(guò)程中，能夠進(jìn)行記憶截割，一旦遇到異常問(wèn)題，例如，煤層發(fā)生斷裂，煤層厚度發(fā)生改變等各種對(duì)煤層開采，采煤機(jī)運(yùn)行造成影響時(shí)，作業(yè)人員要依據(jù)具體情況，采用人工方式干預(yù)，若異常問(wèn)題在本次煤礦開采切割中出現(xiàn)，此時(shí)，要將記憶切割中斷，采取人工手段方式完成割煤作業(yè)，煤礦開采中，采煤機(jī)在經(jīng)過(guò)異常煤壁后，再開展記憶截割[8]。

若該段煤層的具體狀態(tài)發(fā)生了改變，而且該變化還繼續(xù)下去，方便進(jìn)入到在線修改模式，操作采煤機(jī)的作業(yè)人員對(duì)采煤機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行操控，系統(tǒng)將采煤機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)內(nèi)容精準(zhǔn)記錄，然后依據(jù)數(shù)據(jù)，對(duì)采煤機(jī)在應(yīng)用時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行修改，利用新數(shù)據(jù)覆蓋原記憶數(shù)據(jù)，進(jìn)而自動(dòng)切割。

4.刮板輸送機(jī)彎曲度檢測(cè)與工作面調(diào)直

（1）將液壓支架作為基準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上制定調(diào)直方法，在實(shí)際作業(yè)開展期間，利用液壓支架中的圖像識(shí)別、位移傳感器等不同方式，快速、精準(zhǔn)獲取到的相鄰支架的各項(xiàng)位置，在采煤作業(yè)時(shí)，如果受外界因素影響，要進(jìn)行移架作業(yè)，為了確保煤礦開采作業(yè)順利進(jìn)行，要讓煤礦開采中的兩個(gè)支架能夠相互對(duì)齊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支架群組直線度情況的合理控制。

將液壓支架作為基準(zhǔn)，采用推移刮板輸送機(jī)的方式對(duì)刮板輸送直線度進(jìn)行合理控制。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，要安裝大量的傳感器，對(duì)于安裝的傳感器，為了確保器能夠滿足作業(yè)需求，安裝前要對(duì)所有傳感器性能進(jìn)行檢查，確保其性能良好，對(duì)于性能存在問(wèn)題的傳感器不得安裝，避免完成安裝后再拆卸，影響煤礦開采，降低開采效率。液壓支架相互對(duì)齊，這不僅會(huì)導(dǎo)致對(duì)齊誤差不斷積累，而且在具體工作上，要對(duì)絕對(duì)參考方向進(jìn)行調(diào)直處理，因此，容易降低作業(yè)面調(diào)直精度。

（2）以刮板輸送機(jī)作為基準(zhǔn)的調(diào)直方法被綜合的應(yīng)用在了LASC系統(tǒng)中，在具體應(yīng)用期間，技術(shù)線路與方向都較為明確，在該過(guò)程中的原理就是通過(guò)對(duì)高精度慣性導(dǎo)航裝置進(jìn)行應(yīng)用，完成對(duì)采煤機(jī)在運(yùn)行時(shí)的姿態(tài)和軌跡進(jìn)行全面檢測(cè)，依據(jù)采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)之間的幾何約束關(guān)系，利用采煤機(jī)在運(yùn)行時(shí)的軌跡，推出刮板輸送機(jī)的運(yùn)行軌跡，進(jìn)而利用液壓支架修正地刮板輸送機(jī)軌。

5.結(jié)語(yǔ)

煤礦智能化開采是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的技術(shù)，一方面可以包括煤礦自身技術(shù)外，另一方面還包含了的跨專業(yè)和外學(xué)科等多個(gè)方面的知識(shí)，是一項(xiàng)綜合性前沿的技術(shù)，這是未來(lái)我國(guó)煤炭行業(yè)在一段時(shí)間發(fā)展過(guò)程中主要發(fā)展方向，采用煤礦智能化開采技術(shù)可以更好的完成煤礦開采作業(yè)。