煤矿综采工作面智能化技术与装备发展研究

边沛东

（晋能控股煤业集团，山西 大同 037003）

引言

现阶段，互联网呈现出了飞速发展的迅猛势态，社会各个行业都因此出现了全新的挑战和机遇，诸多传统工业都紧随社会和时代的发展步伐，积极主动地寻求与互联网技术的结合点，从而早日实现向着互联网领域的转型[1-2]。当前，我国正处在结构调整以及转型升级这一重要时期，传统领域和互联网技术进行有机融合，借此完成企业转型这一趋势早已成为共识和必然。因为煤炭开采领域极易受到环境和安全等因素制约，所以将智能化技术和智能化设备应用到煤矿综采工作面中，使煤矿实现无人化开采有着极为关键的现实价值[3]。

1 当前智能化技术以及装备应用的情况

在当前工业技术不断完善的背景之下，煤矿综采的自动化技术也取得了一定进展，并且相关研究也在不断深入，诸多领域特别是在矿业开采行业中开始对此技术进行广泛应用。我国在现阶段已经基本完成了综采工作面自动化的目标，同时逐渐朝智能化方向有所发展[4-5]。通过将智能化系统应用到综采工作面不仅可以对采煤机生产能力进行自动化调节，还可以实时监测运输系统压力负荷以及工作面地质情况变化，从而对综采出现的一些不稳定性信息与风险因素及时监测，最大程度确保综采工作面工作的可靠性和安全性。

在煤矿综采工作面所使用的智能化技术之中有一项技术极为关键，就是自动取值技术，当开展采煤推进作业时，应用自动取值技术可以使工作面与巷道二者方向处于正交[6]，最大程度避免刮板输送设备因为受力不均匀而造成内部应力偏大等相关问题。借助智能化技术的地理信息系统可以对采煤机实际工作状况、所处位置甚至是各项参数等进行实时监测与分析，从而对采煤装置的运动轨迹进行科学调控，确保采煤机不会出现与轨道相偏离等问题。另外，地理信息系统还可以给采煤机进行导航，使采煤机依据系统给出的路线进行自动化作业，最大程度地减轻了人工压力。

2 现阶段较为常见的几种智能化技术以及设备的发展方向

2.1 智能液压支架

就目前所使用的综采液压支架来说，其内部的电液控制系统实际上并没有完全与液压支架结构达到完美融合。将电液控制系统真正融合到综采液压支架内部，实现传感器、支架机械结构以及控制装置等完美融合，实现一体式的液压支架结构，不仅可使支架整体生产成本得到大幅降低，还可以促使液压支架向着智能化方向发展。

要对液压支架进行远程操控，对智能化技术的远程控制体系的科学应用尤为关键。借助该技术能够在监控中心直接操控液压支架控制台，同时通过工作面的视频界面等便能够辅助完成远程控制等一系列操作活动。

2.2 智能采煤装置

通过智能采煤装置能够按照具体的采煤需求对工作模式进行科学有效的切换，借助传感装置来采集与分析采煤机和对应支架位置关系以及工作情况，以此来对采煤机工作轨迹进行预测，从而能够更好地实现采煤装置以及其他辅助类机械的自动化作业。在智能采煤装置内安装监控系统，可以对采煤机工作的具体信息进行及时有效反馈，例如采煤机的工作状态和所处位置等，同时中心控制系统可以依照工作的实际需要为采煤机的滚筒设置升降等命令，以此对采煤机进行远程操控，最大程度地提升开采可靠性和安全性。

2.3 视频监控技术

借助视频监控技术创造一个综采工作面三维形态的采煤环境，对工艺设备以及实际采矿作业进行科学直观模拟，操作人员可在任何时间直接进入到系统所模拟的所有区域之中，达到人机互动的目的，摆脱工作面施工时间与空间等因素造成的束缚。另外，视频监控系统也可以对物体运动的不同状态、具体种类以及对应设备的信息等进行识别，甚至能够模拟出设备的运行规律，以此来对空间状态进行确定进而创造一个和实际环境近乎一致的虚拟化空间，为煤矿开采作业提供更为准确且系统化的信息数据，最终实现优化生产整体流程的目的。

3 智能化技术以及装备发展趋势

随着科学技术的快速发展，特别是近些年间光电子技术的飞速发展，煤矿综采工作面的智能化水平逐步提升，并且将会呈现高发展态势。一方面，可以在放煤作业过程中借助对应的识别控制算法获取放煤模型，以此完成放煤自动化，从而缓解工作人员工作负荷以及压力；另一方面，借助无线电波以及红外线等当前较为成熟的技术，进一步开发分辨率较高的新型传感装置，从而降低煤岩界面识别难度，提升识别速度，为采煤机滚筒调高自动化控制功能的实现打下良好基础。按照煤矿开采需要研发组合型调高技术，在调高系统中应用雷达探测等顶尖技术，实现工作面高度的自动调整与自动检测。

由于综采工作面巷道为狭长造型，使得测量定位技术的应用过程受到一定影响。因此，需要充分考虑采煤机截割时产生的煤尘造成的干扰，不能采用常规化激光定位技术，必须根据装置实际情况科学调整装置定位的进度，摆脱过去仅对工作面直线进行检测的思维，通过组合多种机械装置的方式，增强检测质量，提升检测工作的效率，精准把控相邻的液压支架和刮板输送机位置，保证工作面在推进作业过程中能够逐渐趋于一条直线，达到调直这一目的。

基于智能化技术控制，煤矿综采工作面液压支架能够对某单项操作以及自动化功能进行连续有效的执行，然而由于顶底板工作环境相对复杂，使得难以达到预期支架动作效果。为此，要进一步强化装置的自动化水平，使设备在操作时能够得到及时修正以及调整，以此来降低采煤机与刮板输送机等采掘设备受到不利因素影响的概率。

4 结语

将智能化技术与装备应用到煤矿领域，能够极大地提升煤矿开采的整体质量与效率，也促使煤矿企业由劳动密集型转向技术密集型。在当前时代背景下，将会有越来越多更为先进的智能化技术和设备被应用到煤矿开采领域，同时软件开采系统同样也会得到进一步完善，各个系统之间的信息数据共享必将趋于稳定，煤矿生产水平一定能够得到全面提升，从而为煤矿企业经济效益的进一步提升提供有力保障。