趙士虎

淮北礦業(yè)股份有限公司楊柳煤礦 安徽 淮北 235000

引言

當(dāng)下煤礦綜合機械化開采工作逐步趨向于信息化、智能化方向轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)綜采活動開展多數(shù)以人工為主，開采效率較低，開采期間的人力成本較高，難以保障開采環(huán)節(jié)綜合效益。通過實施綜采工作面智能化開采工作，能夠切實提升綜采水平，消除綜采環(huán)節(jié)的安全隱患，以最小經(jīng)濟投入換取最大化開采效益，推動煤礦事業(yè)可持續(xù)發(fā)展進程。

1 自動化智能化開采概念及結(jié)構(gòu)

1.1 自動化智能化開采技術(shù)概念

自動化智能化開采技術(shù)主要就是借助先進的開采系統(tǒng)，實現(xiàn)開采全過程管控目標(biāo)，提升開采水平。

自動化開采期間的采煤機與配套工作多數(shù)依照預(yù)定軌跡運行，難以結(jié)合現(xiàn)場實際情況調(diào)整運行參數(shù)[1]。智能化開采期間的采煤機及配套設(shè)施可針對現(xiàn)場情況及時調(diào)整設(shè)備運行軌跡與運行位置，具備較強的學(xué)習(xí)能力，但引進成本較高，需工作人員具備專業(yè)操作水平。

自動化智能化開采技術(shù)的關(guān)鍵主要就是設(shè)備智能化，包括采煤機制的話、液壓支架智能化、刮板輸送機智能化等，使采煤機設(shè)備能夠根據(jù)環(huán)境情況開展相應(yīng)處理，保障煤礦采煤工作高效安全實施。

1.2 自動化智能化開采結(jié)構(gòu)

自動化智能化煤礦機構(gòu)可分為感知層、傳輸層、平臺層與決策層。

感知層就是感知層網(wǎng)絡(luò)，主要功能是感知與采集。開展自動化與智能化開采工作環(huán)節(jié)，可以通過運行傳感器、監(jiān)控設(shè)備實施設(shè)備檢測工作，確保檢測設(shè)備能夠始終處于安全高效運行狀態(tài)。

傳輸層配備了有線接口、無線接口設(shè)施，可以積極開展數(shù)據(jù)傳輸與反饋工作，使感知層采集到的信息能夠由終端接收。傳輸層運行水平可直接影響到煤礦綜采智能化自動化工作實施效果，通過傳輸傳感器采集到的各類信息，實現(xiàn)識別風(fēng)險源、事前管控安全隱患、制定專項可行安全管理機制[2]。借助傳輸層與各部門還能夠開展交互管理活動，進一步擴大管理覆蓋面，滿足安全可靠管理要求。

決策層由人員定位系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、專家決策系統(tǒng)等先進的智能化自動化設(shè)施組成，對管理活動進行系統(tǒng)決策，發(fā)現(xiàn)并解決存在于綜采工作開展期間的各類問題，優(yōu)化開采資源配置。

2 煤礦綜采工作面自動化智能化開采技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

相較于普通煤礦綜采技術(shù)手段而言，自動化智能化開采技術(shù)的優(yōu)勢具體體現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 開采效率更高

智能化自動化開采工作可通過使用先進設(shè)施及技術(shù)手段，最大限度控制人工成本，降低因人為操作不當(dāng)?shù)纫蛩卦斐傻拈_采安全事故及質(zhì)量問題發(fā)生概率，保障開采工作有序?qū)嵤嵘旱V開采效率[3]。在煤礦綜采工作實施過程中借助計算機設(shè)施，也能夠?qū)C械產(chǎn)能展開合理配置，避免設(shè)備出現(xiàn)空轉(zhuǎn)等情況，提升資源利用率。

2.2 保障煤礦開采安全實施

在煤礦綜采環(huán)節(jié)進行自動化與智能化改造，可以控制下井人數(shù)，落實安全管理職責(zé)，提升開采全過程安全效益[4]。不僅如此，智能化設(shè)施還配備了自檢系統(tǒng)，在設(shè)備故障或運行異常的情況下能夠及時發(fā)出預(yù)警，降低安全事故發(fā)生概率。

煤礦綜采環(huán)境可直接影響到開采工作的安全性，借助智能化設(shè)備實時監(jiān)控并采集地理環(huán)境信息，能夠在發(fā)現(xiàn)安全隱患的情況下立即通知井下工作人員撤離，降低安全事故發(fā)生概率。

2.3 提升煤礦開采數(shù)據(jù)利用率

自動化智能化開采技術(shù)手段也能夠提升開采環(huán)節(jié)各數(shù)據(jù)利用率，結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果，提升開采全過程管理水平。具體來說，通過采集并分析施工現(xiàn)場地理條件、采礦設(shè)施運行軌跡、機械高度等數(shù)據(jù)，制定出最佳開采技術(shù)方案，確保開采工作有序?qū)嵤?/p>

3 煤礦綜采工作面自動化智能化開采技術(shù)種類

3.1 液壓支架跟機自動化智能化開采

液壓支架主要用于控制巖層，為綜采工作提供一個安全可靠的環(huán)境。液壓支架的智能化工作需要維持作業(yè)頂板穩(wěn)定性，結(jié)合巖層阻力，實施調(diào)節(jié)工作阻力。液壓支架工作阻力過大或過小都會影響到工作面開采效果，在工作阻力較大的情況下，頂板受到的壓應(yīng)力就越大，在穩(wěn)固性不足的情況下極易出現(xiàn)破損問題，引發(fā)冒頂事故。在液壓支架工作阻力較小的情況下，頂板的下沉量隨之增大，致使采煤機難以始終處于正常運行狀態(tài)[5]。

液壓支架跟進自動化工作開展環(huán)節(jié)設(shè)置到的參數(shù)主要包括壓力值、傾角、采煤機運行狀態(tài)、液壓支架位置等。通過開展自動化割煤工作，能夠滿足自動化決策目標(biāo)，對液壓支架中部根機動作進行調(diào)節(jié)，提升端頭清浮煤及推進裝載機水平。液壓支架跟機自動化智能化開采工作也能夠有效銜接工作面，確保工作面設(shè)備始終處于安全可靠的運行狀態(tài)，降低液壓支架設(shè)備故障問題發(fā)生概率。

建立液壓支架遠程控制平臺，也能夠全面收集工作面視頻數(shù)據(jù)，判斷頂板完整性，自動糾偏工作面支架位置，配合機器視覺技術(shù)，精準(zhǔn)計算出支架的位移情況。

3.2 采煤機記憶截割

采煤機是綜采工作面重要設(shè)施，采煤機運行水平可直接影響到綜采工作開展全過程的經(jīng)濟效益。采煤機智能化方向需要依照煤層賦存情況自動切換切割高度值，精準(zhǔn)判別煤層厚度范圍，避免切割高度不足導(dǎo)致資源被浪費，切割高度過大，使采煤機更易磨損。

采煤機機切割技術(shù)就是結(jié)合采煤機液壓支架跟機自動化與象限轉(zhuǎn)換點，將采煤機記憶切割每項劃分為多個區(qū)域，在切割環(huán)節(jié)靈活管控工作參數(shù)、姿態(tài)參數(shù)、滾筒高度軌道，構(gòu)成切割機運行期間的記憶模塊。調(diào)節(jié)參數(shù)過程中對結(jié)液壓支架工作面積采煤機，對采煤全過程展開自動化調(diào)節(jié)，保障采煤工作高效開展。

采煤機的自動化管理工作還可自動側(cè)斜并調(diào)整采煤位置，將綜采工作面平行于液壓支架，避免工作面偏離預(yù)定位置，導(dǎo)致開采期間的安全性受到不利影響。

3.3 工作面視頻監(jiān)控

在采煤工作開展過程中使用工作面視頻監(jiān)控技術(shù)手段，能夠運用攝像機追蹤采煤機運行狀態(tài)，使跟機設(shè)備及推送有效對接，對采煤全過程進行可視化遠程監(jiān)控。

3.4 刮板輸送機智能化

刮板輸送機也是煤礦綜采工作面的重要裝煤設(shè)施之一，通過對刮板輸送機進行智能化改造，能夠進一步提高煤礦運輸效率。在刮板輸送機智能化改造環(huán)節(jié)，可判別刮板輸送機及液壓支架的平行線，自動校正設(shè)備位置，明確支架設(shè)備范圍，對設(shè)備運行期間的管理情況進行靈活管控，避免設(shè)備在運行期間出現(xiàn)故障問題。

4 煤礦綜采工作面自動化智能化放頂煤技術(shù)

4.1 振動法自動放煤技術(shù)

振動法自動放煤工藝就是借助振動傳感器設(shè)施，識別不同硬度物體碰撞期間產(chǎn)生出的信號，對煤矸自動放落全過程展開嚴密監(jiān)控，主要被應(yīng)用在煤矸石硬度差異較大的開采工作中。

在振動法自動放煤過程中，需要采用前端平滑處理、電信號去噪技術(shù)以及功率譜分析處理技術(shù)，在智能化工作面中安裝不同種類的傳感器，借助信息融合算法將收集到的各項數(shù)據(jù)信號展開系統(tǒng)處理，使處理后的信息能夠通過信號指令的方式控制液壓支架等設(shè)備運行，滿足放煤口開閉控制目標(biāo)，有序開展機械房沒工作。

4.2 記憶模式自動放煤

記憶模式自動化放煤技術(shù)的智能化水平更高，多設(shè)備應(yīng)用在地質(zhì)條件良好、采煤工藝穩(wěn)定的礦井采環(huán)節(jié)。放頂煤技術(shù)的重復(fù)性強，通過使用記憶模式自動放煤方法，可以對采煤機的記憶切割煤象限進行合理分配，詳細記錄下他們工作開展期間的各項工作參數(shù)、姿態(tài)參數(shù)以及滾筒運行軌道高度數(shù)值，借助智能化運算方式開展及以切割模板以及自動放煤工作，實現(xiàn)放煤目標(biāo)。

智能化開采工作開展環(huán)節(jié)還需要將放煤控制裝置安裝在液壓支架上，存儲采煤機械設(shè)備在實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各工序、持續(xù)以及工作參數(shù)等信息，結(jié)合運行環(huán)境特征，靈活優(yōu)化智能處理運算方法，滿足智能化啟動范圍目標(biāo)。

5 煤礦綜采工作面自動化智能化開采技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展速度進一步加快，煤礦綜采面的智能化已成為煤礦行業(yè)重要發(fā)展趨勢?，F(xiàn)階段煤礦綜采工作面自動化與智能化環(huán)節(jié)依然存在較多問題亟待解決：

當(dāng)下煤礦綜采工作面的自動化與智能化水平處于有待提升階段，智能化手段難以滿足開采要求。如在采礦期間使用的傳感器種類雖然較多，但傳感器運行期間的信號傳輸能力較弱、傳輸距離較短。在大型機械設(shè)備運行過程中，信息處理極易出現(xiàn)過載情況，在現(xiàn)場指揮期間的局域網(wǎng)信號較弱，需要在未來發(fā)展工作開展過程中加強自動化智能化技術(shù)研發(fā)管控力度；

煤礦運輸環(huán)節(jié)存在的問題較多，難以保障選址效果。如煤礦層分布地質(zhì)環(huán)節(jié)的選址錯誤，需要使用非視測量技術(shù)手段以及傳統(tǒng)煤礦運輸方法進行地址移動；

煤礦行業(yè)的高新技術(shù)人才較少?，F(xiàn)階段煤礦綜采工作大部分依然由經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員及礦工負責(zé)實施，此類工作人員對自動化與智能化知識的理解能力較為薄弱，難以推動煤礦綜采面自動化與智能化發(fā)展進程，需要更多先進人才加入，為采煤行業(yè)發(fā)展提供重要的人才保障。

6 提升煤礦綜采工作面自動化智能化開采技術(shù)應(yīng)用水平的具體措施

首先，進一步完善煤礦開采技術(shù)手段。當(dāng)下煤礦智能化與自動化改造工作已然成為煤礦企業(yè)重要發(fā)展方向，需要積極引進先進開采技術(shù)，為企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟收益。運行智能化開采設(shè)備也可以排除設(shè)備運行期間的安全隱患，提高開采效率。

其次，企業(yè)需要具備創(chuàng)新精神及長遠規(guī)劃，通過使用自動化智能化技術(shù)手段，也可以完善綜采工作面開采理論體系，借助煤礦智能開采方式開展現(xiàn)場管理工作。因煤礦開采工作場地較大，使用人工開采方式經(jīng)常會出現(xiàn)失誤問題，需要結(jié)合智能化開采方式，為生產(chǎn)全過程提供全面指導(dǎo)。

最后，有序開展煤礦綜采工作一體化、自動化工作，節(jié)省人力及物力開采成本，實現(xiàn)事前管控采礦安全隱患目標(biāo)。將機械生產(chǎn)及信息技術(shù)結(jié)合在一起，提升煤礦開采總量，使企業(yè)能夠緊跟智能化、自動化發(fā)展進程。提高采煤工作開展精準(zhǔn)度，配合使用雷達探測、紅外線探測技術(shù)手段，對采煤全過程展開智能化控制，實施智能模擬模型推演，分析采煤動態(tài)數(shù)據(jù)，滿足煤礦智能化生產(chǎn)目標(biāo)。

7 結(jié)束語

總而言之，將自動化、智能化設(shè)施應(yīng)用在煤礦綜采環(huán)節(jié)，能夠切實提升煤礦開采水平，保障開采工作高質(zhì)高效開展。現(xiàn)階段國內(nèi)自動化智能化開采技術(shù)的發(fā)展速度逐漸加快，在煤礦綜采工作開展過程中還需要著重關(guān)注采煤機、液壓支架與刮板輸送機等智能化改造工作，培養(yǎng)高素質(zhì)工作人員，穩(wěn)定有序推動我國煤礦生產(chǎn)事業(yè)智能化發(fā)展進程。