徐浩哲

摘要：近幾十年來，隨著中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市現(xiàn)代化水平普遍提高，對能源的要求也不斷增加。煤礦開采是中國能源的重要來源，為人們的生活提供了極大的便利。為了進(jìn)一步提高煤炭資源的開采效率和產(chǎn)量，煤礦企業(yè)需要結(jié)合自身實(shí)際情況加強(qiáng)對綜采工作面實(shí)施智能化和自動(dòng)化創(chuàng)新改造，確保其能夠順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展趨勢，同時(shí)為提高開采效率提供可靠保障。主要對煤礦綜采工作面智能化技術(shù)與設(shè)備進(jìn)行了分析和研究，進(jìn)而為推動(dòng)煤炭行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步提供參考和幫助。

關(guān)鍵詞：煤礦;綜采工作面;智能化技術(shù);設(shè)備

引言

現(xiàn)階段，煤炭在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)過程中起著非常重要的作用。值得注意的是，現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展使得人工智能技術(shù)逐漸融入到傳統(tǒng)的煤炭開采技術(shù)中，但隨之而來的是各種問題以及各種安全隱患，輕者設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)，重者則會(huì)造成重大安全事故。這不僅僅會(huì)給企業(yè)造成一定的損失，而且技術(shù)人員的安全也會(huì)受到影響。因此，應(yīng)當(dāng)在智能化與實(shí)踐技術(shù)相結(jié)合的過程中，整體提高安全意識，做到早預(yù)防、快處理，盡可能在事故發(fā)生之前精準(zhǔn)制止，保障安全、高效生產(chǎn)。

1礦綜采智能化工作面的技術(shù)優(yōu)勢

①有利于提高機(jī)械化水平。加強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)在煤礦中的應(yīng)用，提高采煤作業(yè)的自動(dòng)化水平，將礦工的工作量控制在合理范圍內(nèi)，降低煤炭企業(yè)的勞動(dòng)力成本，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級。結(jié)構(gòu)和保證采煤?？傮w而言，自動(dòng)化采礦技術(shù)、計(jì)算機(jī)設(shè)備應(yīng)用廣泛，計(jì)算機(jī)處理大量數(shù)據(jù)，幫助計(jì)算多種數(shù)據(jù)，并通過不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)在全機(jī)械化開采中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高采煤技術(shù)的效率。②有利于形成對高難度開采工作較高的應(yīng)對能力。綜采工作面智能化技術(shù)的功能主要體現(xiàn)在無人采礦和系統(tǒng)測試中，應(yīng)用后可順利完成采礦作業(yè)。其中，無人采煤功能，借助遠(yuǎn)程操作設(shè)備，讓操作人員在地面上遠(yuǎn)程控制設(shè)備，保障煤礦開采的順利進(jìn)行，防止井下事故的發(fā)生，防止井下復(fù)雜因素對礦山的影響。不同的煤礦條件需要采用其他采煤技術(shù)，如短壁綜采，因其空間小，對厚煤層煤礦的適用性強(qiáng)，突破了空間有限的影響，提高煤礦工作效率。③監(jiān)控參數(shù)以確保實(shí)時(shí)性能。在綜采工作面中，智能設(shè)備及其技術(shù)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)智能數(shù)據(jù)監(jiān)控。例如，地面調(diào)度室的智能集成系統(tǒng)不僅可以用鑰匙啟動(dòng)和停止，還可以監(jiān)控實(shí)時(shí)工作設(shè)備的啟動(dòng)、運(yùn)行、裝載和暫停，確保綜采工作的順利進(jìn)行，并更及時(shí)地發(fā)現(xiàn)綜采工作面機(jī)械化開采中存在的潛在問題，提高綜采工作面機(jī)械化開采時(shí)間。④自動(dòng)控制以提高精度。綜采工作面支護(hù)自動(dòng)控制、降塵自動(dòng)化系統(tǒng)、耦合控制系統(tǒng)、綜采順序控制等。在綜采工作面實(shí)施自動(dòng)控制技術(shù)，將以前的人工控制和機(jī)械化作業(yè)內(nèi)容納入智能系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行智能控制，有助于減少人工操作造成的誤差，提高綜采作業(yè)的精度。

2煤礦綜采工作面智能化技術(shù)類別分析

2.1位置監(jiān)測技術(shù)

綜采工作面在智能化發(fā)展進(jìn)程中，應(yīng)實(shí)時(shí)確定與科學(xué)調(diào)整的采煤機(jī)的位置。在長時(shí)間的探索和研究中發(fā)現(xiàn)，慣性導(dǎo)航技術(shù)是自動(dòng)監(jiān)測采煤機(jī)位置與導(dǎo)航的高效方式，該技術(shù)主要是通過加速度計(jì)算與陀螺儀來確定采煤機(jī)的實(shí)際位置，但長時(shí)間使用這種技術(shù)容易出現(xiàn)誤差。所以，應(yīng)融合其他技術(shù)，以此作為輔助監(jiān)測，這樣可以全面降低誤差，例如可以使用閉合路徑算法。在借助位置監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)航這一點(diǎn)十分重要，既可以規(guī)避人工作業(yè)，同時(shí)在大型工作面中智能化技術(shù)也可以全面替代人工作業(yè)。

2.2識別技術(shù)

智能識別技術(shù)作為綜采工作面智能化技術(shù)之一，在提高綜采自動(dòng)化水平方面起著顯著作用。煤礦企業(yè)和工作人員首先要明確具體的開采需求，同時(shí)建立顯影的數(shù)學(xué)模型，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)相應(yīng)的驗(yàn)證算法，從而提高識別的精準(zhǔn)度，并且還要不斷對其進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，開發(fā)更加先進(jìn)的智能化技術(shù)。煤礦開采作業(yè)的環(huán)境具有一定的復(fù)雜性，只使用以往的記憶識別程序和振動(dòng)頻率傳感器無法在實(shí)際中起到較為明顯的作用。因此煤礦企業(yè)應(yīng)積極投入研究資金和人力等資源，研發(fā)具有高分辨率的自動(dòng)傳感器，減少開采成本，同時(shí)學(xué)習(xí)與借鑒國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步提高綜采工作面作業(yè)的智能化水平。

2.3三維實(shí)景建模技術(shù)

利用時(shí)空地理信息系統(tǒng)可以對采煤工作面的三維實(shí)景進(jìn)行建模分析，基于該三維模型可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)割煤。以上技術(shù)只適用于采煤工作面比較簡單的情形，如果工作面情況稍微復(fù)雜，該技術(shù)則難以實(shí)踐應(yīng)用。工作面進(jìn)一步結(jié)合慣性導(dǎo)航技術(shù)、激光雷達(dá)技術(shù)、高清視頻系統(tǒng)，構(gòu)建了更加準(zhǔn)確的工作面三維實(shí)景。具體應(yīng)用時(shí)，利用激光雷達(dá)技術(shù)可以對采煤工作面中的一些關(guān)鍵裝備的主要零部件進(jìn)行掃描，比如液壓支架的立柱、底座，輸送機(jī)擋煤板，電纜槽等?；趻呙钄?shù)據(jù)建立設(shè)備的三維模型，如雷達(dá)掃描和高清視頻系統(tǒng)的融合使用，可以對煤壁進(jìn)行掃描，并對煤巖界面進(jìn)行高效識別。

2.4視頻監(jiān)控技術(shù)

綜合開采面模擬開采系統(tǒng)增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，構(gòu)建三維真實(shí)開采環(huán)境，模擬作業(yè)過程設(shè)備和采煤全過程，系統(tǒng)可與操作者互動(dòng)，實(shí)時(shí)穿越所有空間，達(dá)到系統(tǒng)仿真的全部范圍。該系統(tǒng)可以確定空間狀態(tài)、管理物體的運(yùn)動(dòng)、識別物體、輸入和處理信息集、模擬自然現(xiàn)象、識別物體等。該系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是構(gòu)建了一個(gè)非常接近的三維環(huán)境。結(jié)合計(jì)算機(jī)在實(shí)際挖礦狀態(tài)下，顯示當(dāng)前挖礦狀態(tài)，一組設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，各種設(shè)備動(dòng)態(tài)渲染，生產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)規(guī)劃等。實(shí)現(xiàn)了各類設(shè)備開采參數(shù)的評價(jià)和優(yōu)化目標(biāo)，這是生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

3煤礦綜采工作面智能化設(shè)備分析

3.1采煤機(jī)

采煤機(jī)是綜采工作面運(yùn)行的主要設(shè)備之一，將采煤機(jī)智能化主要是根據(jù)其發(fā)揮的作用來改善，最重要的一點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)工作模式的系統(tǒng)化，通過增加微電系統(tǒng)，內(nèi)置傳感器模塊，對礦洞內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測和反饋，這樣不僅改善了工作模式，而且采煤機(jī)內(nèi)部安裝有監(jiān)測系統(tǒng)，遠(yuǎn)程操作臺(tái)安裝在監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部，一旦監(jiān)測到采煤機(jī)出現(xiàn)問題，操作臺(tái)就會(huì)發(fā)出命令，提示及時(shí)處置，真正做到了對采煤機(jī)的遠(yuǎn)程操作，大大提升了采煤機(jī)的效率。

3.2液壓支架

對于液壓支架，需要對其內(nèi)部系統(tǒng)進(jìn)行一定的改進(jìn)和優(yōu)化，從而解決其結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一的問題。若液壓支架與電液控制系統(tǒng)之間無法進(jìn)行協(xié)調(diào)作業(yè)，會(huì)導(dǎo)致液壓支架只是作為生產(chǎn)附加品來起到相應(yīng)的作用。因此需要對液壓支架和電液控制系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一處理，同時(shí)在此技術(shù)上采用傳感器、控制器和機(jī)械結(jié)構(gòu)互相聯(lián)合的方式來降低支架成本，在一體化升級工作逐漸推進(jìn)的情況下，液壓支架的智能化水平得到進(jìn)一步的提升。比如在煤礦開采作業(yè)中，工作人員在遠(yuǎn)程操作臺(tái)上進(jìn)行一定的設(shè)置，借助視頻技術(shù)來控制液壓支架和其他輔助設(shè)備，實(shí)現(xiàn)煤礦開采的智能化目標(biāo)。

3.3運(yùn)輸機(jī)

目前來說，煤炭行業(yè)最先進(jìn)的運(yùn)輸機(jī)是智能刮板運(yùn)輸機(jī)。煤炭運(yùn)輸機(jī)的產(chǎn)生依賴于采煤機(jī)，也就是為采煤機(jī)的后續(xù)產(chǎn)出服務(wù)的設(shè)備。衡量這種設(shè)備位置偏差的方法有直線度檢測和平直度檢測。若兩種檢測結(jié)果均合格才能保證運(yùn)輸機(jī)不會(huì)上下滑動(dòng)，或者產(chǎn)生其他危險(xiǎn)事故，確保運(yùn)輸機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中正常工作。

結(jié)語

基于目前不斷將先進(jìn)技術(shù)和裝備應(yīng)用于煤礦綜采生產(chǎn)的發(fā)展現(xiàn)狀，可以采取科學(xué)的集成方案，完善系統(tǒng)架構(gòu)，整合原有的綜采生產(chǎn)和控制系統(tǒng)。綜合智能信息管理系統(tǒng)。通過智能系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，解放了勞動(dòng)力。同時(shí)，通過建設(shè)未來自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)，充分應(yīng)用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，創(chuàng)新發(fā)展，大大提高綜采作業(yè)效率，促進(jìn)真正無人化、智能化的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]許小永，王建軍.煤礦綜采工作面智能化技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展研究[J].江西化工，2020（3）：154-156.