分析煤矿综采工作面智能化技术及其装备的管理现状

姜秀雷

摘  要：改革开放以来，我国社会经济和科学技术得到了快速的发展和进步，人们对煤炭产品的需求量也不断提高。在此背景下，需要我国煤矿企业对煤炭开采作业进行更新和优化，切实提高我国煤炭行业生产的质量和效率，不断满足人们日常的使用需求。在煤矿进行开采作业时和智能化技术进行深度融合能够对开采效果给予充足的保障。所以，本文以煤矿综采工作为例，重点分析了煤矿综采工作面的智能化技术以及对装备的管理，分析了装备的应用和管理的趋势。旨为切实提高煤炭综采作业的质量和效率，并给同行提供相应的理论参考。

关键词：煤矿;综采工作面;智能化;技术;装备;管理

引言

目前我国互联网已经进入了一个迅猛发展的时期，各个行业领域也因此都面临着全新的发展机遇和挑战，许多传统的工业制造业都不得不与时俱进，紧跟时代发展的步伐，主动与互联网技术实现深度融合，寻找契合点，向着互联网发展领域成功转型。目前我国正处于转型升级的重要节点，互联网技术和传统的领域正在进行有机融合，以此来帮助企业顺利完成转型，这一目标已经成为了企业发展的共识和必然。因为煤矿开采工作中经常受到安全因素和环境因素的干扰制约，因此在煤矿综采工作面中融入智能化的技术和智能化的设备已经是必然的发展趋势和要求，帮助煤矿业实现无人化开采有着积极的现实意义[1]。

一、煤矿综采工作面智能化技术和智能化设备发展现状

在煤矿综采工作面中所使用到的技术设备主要有采煤机、一键启停运输机、跟机自动装备、液压支架装备和电液控制装备等。由于高速光纤网络在最近几年中得到了高速的发展，综采工作面和光纤网络连接的模式正在逐渐覆盖监控系统，因此这一点也成为了实现全自动化和智能化的综采工作面的重要决定因素。

运输机、液压支架以及采煤机都是综采工作面中独立存在的设备，这也是决定了三个设备对应着的不同控制形式，尽管对煤矿综采面已经实现了集中监测的任务目标，但是因为较多外界因素的影响，综采设备的功能仍然还有许多上升的空间，如果想要通过网络技术对相关的资料进行搜集和传递，不仅要合理的设置监控平台，还要搭建一个控制系统，真正的通过视频系统以及遥控系统对工作面实现自动控制的目标。

通过查阅文献和研究结果可知，制约煤矿综采工作面实现智能化发展的原因主要有以下几点：第一，并未建立一个统一高效的通信平台。通过煤矿综采工作面延伸出的信息网络，其最主要的工作是收集传输大数据视频以及相关的信息资料，如果没有建立一个统一的平台，将会对信息资源的实效性共享产生较大的影响，换言之，也就是无法实时共享监控设备中的数据信息。第二，工作面仍然不具备自动找直的功能。现在许多发达国家已经对工作面找直作业开展了深入的研究和分析，也获得了一定的成绩。比如，将自动系统与导航技术进行深入融合，并且对相关设备给予一定的功能，如自动找直、控制水平等，但是也此过程中也需要了解自动测量对位移和距离的要求是比较高的，如果测量的精准度无法达到标准要求，那么后续的工作则会很难开展。第三，工作面偶尔还会发生窜滑的情况。通常情况下煤层的结构是十分复杂的，对运行状态下的刮板运输机来说，如果遇到十分复杂的煤层结构，那么工作面会发生整体下滑的情况，严重时还会导致刮板机和转载机之间的距离产生偏移和改变，不论是减小距离还是增大距离，都有很大的可能会发生安全事故，因此现在煤矿行业内人们经常热议的话题就是如何彻底解决工作面窜滑的相关问题[2]。

职能化工作面包含了记忆识别机制、视频系统、一键开关以及远程控制系统等等，与安全感应技术、远程控制技术和视频技术等许多先进的科技进行了有效结合，吸取其长处和优势，完成了对综采工作面进行总体控制的任务目标。

二、智能化工作面的开采技术应用

（一）智能液压支架

根据我国目前所使用的综采液压支架而言，液压支架的内部结构和其内部的蒂娜也控制系统从根本上来讲两者并没有实现完美的融合。在综采液压支架的内部完全融入电液控制系统，实现支架机械结构、控制装置和传感器等设备实现完美的融合，实现一体式的液压支架结构，不但可以有效降低整体支架的生产成本，还可以促进智能化液压支架的不断发展。

想要遠程控制液压支架，最关键的就是科学合理运用智能化技术中的远程控制系统[3]。通过此项技术能够在监控中心直接对液压支架控制台进行操控，同时还可以利用工作面中的视频界面等，实现辅助远程控制等操作过程。

（二）智能采煤装置

智能采煤装置可以根据具体的采煤需求，科学合理的实现工作模式的切换过程，合理的利用传感装置，对采煤机以及其对应支架位置关系的工作状态进行收集分析，并以此为依据，预测采煤机工作的轨迹，通过这样的模式能够更好地帮助采煤装置和其他机械类型完成自动化的生产作业。将监控系统安装在智能采煤装置中，能够及时反馈出采煤机的具体工作信息，比如采煤机的位置或者采煤机的工作现状等，同时还可以根据工作的实际需求通过中心控制系统对采煤机中的滚筒设置升降等指令，以此对采煤机实现远程操作，将采煤过程的安全性和可靠性实现最大程度的提升优化。

（三）视频监控技术

在煤矿开采作业中利用视频监控技术创造出一个三维形态的采煤环境，科学直观的模拟实际的采矿作业以及相关工艺设备，在任何时候操作人员可以直接进入模拟的区域内，以此来实现人机互动，彻底摆脱工作面施工的空间和时间等制约因素。另外通过视频监控系统也能够识别出事物运动的具体种类、设备信息以及不同的状态等，甚至还能够对设备的运行规律进行模拟，通过这样的方式能够确定空间状态，并且还能够创造出一个与实际环境几乎完全相同的虚拟化空间，为煤矿开采作业提供一个更加系统化、准确化的信息数据，最终对整体的生产流程实现优化。

三、煤矿综采职能技术和设备分析

在实现综采智能化目标的过程中，最关键的是要有来自科学技术以及设备给予的支持。比如设备定位技术、安全感应技术、直线度调控技术以及图像处理技术等等。笔者查阅相关的资料并进行归纳总结后，将现有的集中主要技术和设备进行概括。

（一）综采职能技术

（1）监控技术

在综采工作面中自动技术已经使用了较长的时间，为初步实现智能化目标奠定了良好的基础。但是，如果想要彻底实现智能化无人开采的目标，仍然还有较多的问题需要结局。通过研究可知，难以实现综采工作面的目标是因为阻碍推进的原因较多，只有将理论知识和具体的实践进行结合，并且对目前的发展现状加以分析，以此作为基础，通过固定的模型对相关数据进行搜集统计，再根据统筹分析的方式，将制约其发展的因素进行总结，才能有序开展后续的工作内容[4]。

目前在煤矿开采作业中已经大范围的运用了智能技术，如防碰撞技术和监控技术。从视频监控方面来讲，在综采工作面中可以通过虚拟现实技术和模拟系统对真实的环境进行模拟，交互功能不断得到应用的同时也适当减少了工作人员进入系统时的时空限制，有效提高了工作效率。除此之外，还能够模拟三维环境、处理所输入的信息、物体识别等，通过计算机将采矿作业的情况真实的展现在工作人员面前，最大程度的避免了潜在安全问题的发生。

（2）支架防碰撞

综采工作面得到持续推进的方法如下：第一，工作人员提前对设备运行情况的程序进行设置，并且对设备的故障率、使用频率以及运行的时长进行分析，确保准确的搜集到和设备故障相关的数据信息，为日后的工作提供参考支持;第二，对工作面实现精准控制，利用类似高准确度的定位技术，全面控制支架，通过推移的过程实现最终目的。

防碰撞系统在目前采矿作业中已经得到了个广泛的应用，主要体现在以下两个方面：第一，确保工作人员能够准备接收到警保的信号;第二，安全保护采煤机械。防碰撞系统的运行原理是：当采煤机遇到障碍时通过探测技术进行全面的感知，如果采煤机前方存在不明事物那么会导致其无法正常运行，那么防碰撞系统就会自动停止采煤机运作，利用信号传递的方式给工作人员带来反馈，保证障碍能够得到及时清理，尽快恢复采煤机的正常运行。

（二）综采智能设备

（1）运输机

在智能刮板运输机的结构中，采煤机能够为自己的运行提供强有力的支持，对平直度检测工作和直线度检测工作产生了直接的决定作用，都面临着十分严格的要求。想要使运煤效率达到预期的成果，关键的设备就是采煤机和实时监测运输机，通过这两种设备能够有效避免采矿作业出现下滑或者运动等问题，有效避免了不良影響的产生。此外，这两种设备能够提高采矿作业的准确程度，工作人员需要对其提高重视程度[5]。

（2）采煤机

笔者通过研究可知，智能采煤机的优势在于根据采煤工艺切换工作的模式，通过微电脑系统内置的传感器装置，搜集处理设备和设备支架的位置以及运行的实际情况，根据信息再对设备未来的运行轨迹进行预判，高度契合采煤机和其他设备同时作业的时间。另外，在监控中心内部安装远程操作台，将监控采矿作业设备的位置信息及相关信息通过检测系统传达至操作台，然而视频系统的作用就是对设备发布升降命令，通过网络通信技术、数据通信，确保操作台能够及时收到系统所发出的指令，使采煤机真正的通过远程控制实现智能化工作。

（3）液压支架

液压支架目前内部系统仍然缺乏一个统一的系统结构，这里的内部系统结构即除去电液控制系统和液压支架，在结构上没有得到统一所产生的影响，换言之也就是液压支架从始至终都作为智能设备的附属品而存在。想要切实解决这个问题，最关键的就是科学合理的整合液压支架和电液控制系统，并以此为基础，利用控制器、机械结构和结合传感器的方式，保证支架的建成成本能够得到较大的下降空间。在一体化目标设备实现的基础下，通过液压支架展现出的自动化以及智能化水平更加符合预期计划。比如，国内某煤矿就通过远程控制系统，通过对远程台的设置，结合视频技术，合理的控制液压支架和相关的设备，保证在日常作业中其价值能够得到充分体现。

四、煤矿综采工作的发展方向及展望

（一）视频技术

未来将围绕采煤机、液压支架和运输机展开相关的讨论，通过对监控技术和信息技术的科学应用，在综采工作面中不断实现遥测、遥视和遥信等目标。另外利用远程监控设备状态的方式，科学合理的对故障设备进行预测，为智能化系统设备的高效运行提供强有力的支持和保障。同时工作人员还要具备一定的系统调控能力，这样才能得到较为明显的加强[6]。

（二）测量技术

综采工作面或者巷道，二者都属于狭长测量的对象，在此类环境下液压支架等设备在无形中增加了测量的难度，但是在采矿作业中复杂的煤层结构和地理环境，成为了设备实现可视测量目标的关键因素。尽管在综采工作面中都使用激光定位的定位技术，但是在进行切割作业时会产生大量的煤尘，这一现象导致测量结果无法真实准确的发映出实际的情况。所以创新原有的测量技术是十分有必要的，未来的研究重点应该放在直线度测量及其控制技术，工作人员应当给予充分的重视。

（三）识别技术

在智能化综采工作面的发展过程中，最关键的就是自动识别技术。相关工作人员应该根据煤岩防落的基本需求，建立相应的数学模型，并且利用信息技术，对算法进行有效控制和识别，只有通过这样的方式才能够给识别技术创造研发的条件。目前有约为20种的煤岩分界传感系统，如，煤矿工作者中人尽皆知的振动频谱传感和记忆程序控制，这两种系统并没有成功进行过渡，所以识别技术的价值从始至终都没有得到验证。但是由于作业环境的复杂程度，增加了煤岩分界的辨别难度，只对不断研发分辨率适宜的传感器，使采煤机滚筒实现自动调高的目的，才能有效解决以上问题。所以，在条件允许的情况下工作人员应该花费更多的时间和精力，研究组合调高技术，对国外大力推广和实施的记忆智能程控等相关技术进行深入研究，最大程度的满足我国煤矿作业时所提出的需求，如雷达监测技术。

五、结束语

总而言之，在煤矿综采工作面的采煤工作中融合智能化技术，企业应该根据实际的需求和发展的情况，合理运用智能化的采煤工作面，另外也应该对设备给予良好的管理。只有这样才能够充分发挥出智能化技术在采煤工作面中的优势，切实提高煤矿综采工作面的质量、作业效率以及安全性，给企业发展提供保障，实现企业健康稳定的发展。

参考文献

[1]赵杰伟.煤矿综采工作面智能化管理系统的设计与应用研究[J].煤炭与化工，2021，44（8）：80-82.

[2]赵佳磊，赵晓举，刘照辉.煤矿综采智能化工作面关键技术研究[J].科技与创新，2021（10）：100-101+103.

[3]于彬，崔中桐，游吉.新田煤矿1901工作面智能化综采设备系统的应用技术研究[J].内蒙古煤炭经济，2021（02）：88-89.

[4]靳鹏飞.煤矿综采工作面智能化技术及装备发展研究[J].能源与节能，2019（03）：140-141+143.

[5]王祥.煤矿综采工作面智能化技术及装备发展研究[J].冶金管理，2019（05）：84+86.

[6]张彩峰.塔山煤矿综采放顶煤工作面智能化开采技术的探讨及应用[J].煤矿机电，2018（02）：68-73.

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