煤矿智能化综采技术现状及发展

冯学军

国家能源集团宁夏煤业有限公司红柳煤矿 宁夏灵武 750411

煤矿智能化发展的目标是建设智慧煤矿，智慧煤矿与智慧社会、智慧城市、智慧交通等具有类似的科学内涵，是指煤矿主体系统实现智能化，将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、移动互联网、装备机器人化等与现代矿山开发技术相融合，开发矿山感知、互联、分析、自学习、预测、决策、控制的完整智能系统。数字化和信息化是智慧煤矿的基本要求，首先要解决3 个基础理论问题：①数字煤矿多源异构数据的统一表达及信息动态关联关系；②复杂围岩环境- 开采系统作用机理及设备群全程路径和姿态智能控制的理论基础；③矿井设备群的系统健康状况预测、维护决策机制[1]。

1 综采智能化工作面开采关键技术特征

首先，液压支架智能化控制，形成移架状态自动决策控制、超前压力预报、耦合系统监控、记忆时序控制、喷雾降尘自动化等。其次，是智能化控制采煤机，主要表现为采煤机位置精准定位、自动规划运行轨迹、滚筒高度自动化调节、自动化防碰撞、故障事故自动化诊断等，同时根据工作面的具体产量，运输机的工作负载、工作面地质环境等方面的因素，实现对综采智能化工作面的全面智能化控制。第三，工作运输设备实现负载、启动及运行状态的智能化监控，机尾可达到自动张紧的效果，各种类型的运行参数均可实现自动化控制。

2 智能化开采关键技术

2.1 安全保障体系

（1）建立煤矿井下通风安全监测与控制系统，实现对井下通风状态的实时监测和动态调控，确保井下通风安全。

（2）建立煤矿井下瓦斯预警体系，对不同区域的瓦斯含量进行全覆盖监测，根据监测结果及时调整通风系统的通风状态，确保井下瓦斯含量始终处于安全水平。另外，建立煤矿自燃防火监测体系，对井下的重点自燃区域进行监测，形成以阻化剂防火为主、以注凝胶防火为辅的井下防自燃控制系统[2]。

2.2 视频监控技术

对于煤矿综采工作面模拟采矿系统而言，主要借助提升虚拟现实技术，进而建立起一个三维采矿环境，实现模拟相关运行技术设备以及采煤过程的目的。利用此系统，可以和相应的操控人员实现一定的互动，并能够穿越全部的空间到达该系统所模拟的所有区间内。依靠此系统，既明确了空间的状态、物体运作的管控，又可以辨识物体，准确输入与处理输入相关信息。这当中，最大的特点为建立了一个与现实十分近似的采掘三维环境，同时借助先进的计算机技术，能够清晰地呈现出采矿的情况，进而获取相关设备运行的相关参数、动态化图像等等，其中包含了相关设备的产能、间距以及时间等信息情况。

2.3 煤流系统设备自动化控制

首先是刮板运输机顺序启停。通过集成控制转载机、破碎机、刮板运输机等，对整个运输系统实现集中控制，按照具体的设定要求开展顺序启停，达到顺煤流的情况下停止、逆煤流的情况下启动的要求。其次，构建煤流平衡系统，将煤流系统负载作为基本的依据，形成采煤运输机系统电机电流信号为基础，开采设定出运输机、支架及采煤机智能化决策联动、动态分析控制软件，实现对煤流系统的有效平衡，防止出现采煤量过大超过运输机运载能力等问题。

2.4 工作面综采装备位姿监测技术

在装备运行过程中，可通过采用三维激光扫描仪、红外高清摄像仪进行实时动态扫描，对工作面进行三维激光扫描，实时构建工作巷道三维模型，绘制工作面地图。由于井下高粉尘环境，可采用仿生除尘、智能去尘的本安型防爆视觉传感器对井下环境进行高清图像获取。利用惯性导航、机器视觉和激光扫描等高精度定位技术对综采装备位置进行实时监测，为综采装备安装高精度传感器，采用多传感信号集成监测技术，实时监测综采装备的姿态。应用基于多信息的三维场景实时建模，搜集综采工作面三维地图、装备行程、压力、倾角等传感信息，通过视频增强技术和动态建图技术构建远程虚拟生产监测系统，从而实现工作面综采装备位姿的实时监测[3]。

2.5 记忆采煤技术的分析

为了发挥出煤矿综采工作面智能化开采技术的良好作用，应该在综采工作面中获取对应的采煤区域，实现对采煤工作水平面的合理管控，并加以纵向切割处理。应用煤矿综采工作面智能化开采技术的过程当中，基于弥补技术方面的缺陷，主要运用了记忆采煤技术。要求有关采煤司机科学操作采煤机设备，实现正确地采煤操作，然后借助采煤机智能操作系统准确记录相关数据信息，达到智能化管控的目的。如此，节约了人力资源，应用效果十分明显。

3 结语

综上分析，在综采机械化开采过程中，全面推动综采智能化开采水平已经成为了必然趋势，但是从智能化技术在综采工作面使用情况来看，在很多方面还有着较大的提升空间，需要煤矿企业充分结合综采工作面开采实际，采取针对性的措施，推动综合机械化开采与智能化开采技术相融合，更好推动综采水平的提升[4-5]。