煤炭智能化开采关键技术创新进展与展望

王立森

摘要：我国是一个煤炭消耗大国，煤炭开采对我国的经济发展和社会建设都有着至关重要的作用。随着科学技术的不断发展，煤炭开采也在向着智能化、自动化的方向不断发展本文主要研究的是煤炭智能化开采关键技术创新进展与展望

关键词：煤炭开采；智能化开采；进展与展望

随着科学技术的不断发展，智能化技术在各行各业中都得到了广泛的运用，煤炭开采作为我国的支柱型产业自然也不例外。智能化技术在煤炭开采中的广泛应用不仅能够帮助煤炭行业提高开采效率，更有利于将粗放型的生产模式转变为集约化、精细化的生产模式，实现煤炭产业的重要转型。

1、煤炭智能化开采关键技术难题与对策

1.1 采煤机智能调高控制

采煤机智能调高控制主要是通过计算机技术对摇臂的高度进行自由的调整，从而使采煤机对煤层的截割能够更加精准有效。根据目前的是实际情况来看，采煤机主要运用红外传感器或录行走机构齿轮转数来获得采煤机的工作面位置信息，将采煤机的工作面位置信息和该位置的摇臂高度信息统一起来，繪制相关的截割曲线并记录。被记录下来的截割曲线对在后续开采的过程中作为默认的截割路线进行使用。

这种方式虽然在一定程度上实现了自动化截割，但并不具备较高的灵活性，对于赋存稳定的煤层来说比较适用，但是对于赋存不稳定，结构较为复杂的煤层来说则存在一定的缺陷，不能将煤和岩有效的区分开来。要想实现对采高的精准智能控制是十分困难的，不仅需要给予煤层地址信息进行预测，还需要建立先关的数字模型，结合实际情况进行推演计算，只有这样才能够获得最佳截割曲线。

1.2 液压支架群组与围岩的智能耦合自适应控制

液压支架与围岩作用状态的好坏直接决定着煤炭机械化开采工作面生产的成败，因此在液压支架的自动化过程中，实现液压支架群组与围岩的智能耦合自适应控制是十分重要的。在进行液压支架群组与围岩的智能耦合自适应控制的调试过程中，需要注意以下几点：

首先是支架状态自主感知应该是全方位、高精度的。在设置支架状态自主感知应的过程中不仅要关注立柱压力感知和部件倾角检测功能外，还要对支架各部件关键位置受力大小、工作面仰/俯角自动检测、超前压力预报等工作面环境与围岩状况感知功能，以求全面放映支架支护的状态。

其次是要对支架的适应性进行控制。在进行调试设置的过程中，要以液压支架与围岩耦合关系和开采工艺要求为基本依据，并且通过计算机技术对感知系统进行实时监测分析，最终得出能够作为自主调控觉此一举的结论。

其三是对支架结构进行创新时要以自主调控为基础。在进行结构创新的过程中液压支架初撑力、工作阻力、水平力等都是重要的参考参数，对实现支架自主调控，提高支架调节范围有着十分重要的影响。

最后要实现液压支架群组的智能控制。目前对液压支架的研究主要是针对单架的支护状态进行的，但是在实际工作的过程中，真正起到作用的是液压支架群组，要想实现整个工作面的合理支护就必须以液压支架群组为单位进行智能控制的研究，建立起液压支架群组与围岩的耦合条件，从而实现液压支架群组与围岩的智能耦合自适应控制

1.3 工作面直线度智能控制

在进行开采操作的过程中，液压支架的推移不可能和煤层走向状况完全贴合的，在推移的过程中总会存在一定的误差，而这些误差在多个采煤循环以后会导致液压支架退一步蒸汽，使刮板输送机的直线度无法保证。而直线度的偏差则会导致液压支架掩护梁侧护板不能重合，最终导致采煤机的损坏，严重影响开采作业。

目前的实际开采过程中，工作人员主要依靠拉线和红外线光束来保证工作面的直线度，但是这种方法精准度差，需要消耗大量的人力物力不说，也不能跟上智能化开采的速度，满足不了智能化开采的需求，因此对工作面直线度进行智能化控制是十分必要的。激光对位和惯导定位技术是比较常见的两种智能化控制方法，其中应用较为广泛的是惯导定位技术，该技术通过安装在采煤机上的陀螺仪对采煤机进行定位，并绘制截割轨迹用于修正液压支架的推进路线，在实际应用中取得了比较好的效果。

1.4 基于系统多信息融合的协同控制

智能化开采通过计算机技术将开采相关的设备连接成为一个系统，通过传感器和探测设备获得数据，控制设备的运行工作，在这个过程中对多源信息关联性和融合度提出了很高的要求。

要想融合多个设备的信息数据，首先要对工作面装备多源信息融合的规则、机制有一定的研究了解，运用好信息之间的互补性和相关性，融合算法进行融合系统的创建。其次，需要根据数据特点的不同，选择合适的信息融合技术，开展信息融合工作；最后，利用系统多信息融合协同控制技术将融合后的信息用于设备动作的协同控制上，从而实现共同的任务目标。

2、煤炭智能化开采技术发展前景展望

2.1 全面推进综采智能化技术

煤层的赋存条件是相当复杂的，多变的煤层情况给开采智能化发展带来了巨大的阻碍，因此在进行煤炭开采智能化技术的创新过程中，推进综合开采智能化技术是必然的发展趋势。首先要加快完善煤炭资源管理与产能布局，改变传统的开采理念，将绿色开采作为煤炭资源开发的基本准则，对智能开采技术进行科学绿色的创新改革；其次，对智能化开采技术以及设备体系的研究应该针对煤层赋存条件的多样性来展开，力求在开采的过程中能够更加适应煤层复杂多变的开采情况；最后，创新技术只是智能化开采技术发展的一个方面，更重要的是要有与之相匹配的管理水平，通过完善科学的智能化开采技术标准体系让综采智能化技术更高效、更绿色、更安全。

2.2 有限无人化开采目标

有限无人化开采指的是在开采期间，工作面中无人操作，端头和工作面巷基本无人操作，除设备检修、维护或处理突发状况外，工作人员无需进入工作面进行作业，是智能化开采的中高级阶段，也是智能化开采未来的发展趋势。

实现有限无人化开采，不仅有利于工作效率的提高，减少开采煤炭带来的人力、物力、财力的损耗，更能够减少工作面发生安全事故的可能性，有效的保障了开采工作人员的人身安全，是智能化开采必须实现的目标。

要想实现有限无人化开采，首先要对整个整个工作面的煤层地质情况进行全面、详细的了解，并且利用数字模型模拟绘制出最适合的行动路线；同时还要求工作面的设备具有相当的智能化水平，能够利用系统协调机制对整个工作面的设备进行有效的控制，对开采可能遇到的问题进行预判；最后还需要完善、全面的智能感知系统对工作面的情况进行实时的监测分析，对工作面中突发的情况和变化进行及时的反馈，以便修正开采行为，保证开采精度。

结束语

综上所述，煤炭智能化开采在煤炭开采中已经得到了广泛应用，并且正在向着更智能、更灵活的方向不断的发展，推动着我国煤炭开采的可持续发展。

参考文献

[1]王国法，李希勇，张传昌，等.8m大采高综采工作面成套装备研发及应用[J].煤炭科学技术，2017，45.

[2]王少锋，董斌，周学武.信息融合技术在导弹群组协同控制设计中的应用[J].战术导弹技术，2016（1）：64-69.