综采工作面智能开采关键技术思考研究

（山焦集团华晋焦煤有限责任公司沙曲一号煤矿 山西 033300）

科技的飞速发展使许多先进技术都被应用到煤矿开采中，在具体开采期间，要做好综采工作面智能开采关键技术的探讨，进而为煤矿开采提供支持，提高煤矿产量。

1.煤矿开采面临的问题

（1）作业面环境恶劣，摄像仪器在应用过程中的清晰度容易遭受水雾、粉尘等各项因素影响，特别是逆风采煤时，操作人员无法看清煤岩界面的具体情况，因此，采用远程视频对采煤机运行状态干预难度较大。

（2）液压支架在具体应用时难以达到理想效果，其只可以被应用在作业面阶段性应用，不能将其作为一种主流模式长期运行，只能被用于少数矿区内，造成这一问题的原因是采用的支架跟机自动化程序，以及参数及流程都过于单一，难以适应多变作业面环境[1]。

（3）采用记忆截割技术时，采煤机在运行时无法适应作业面煤发生的变化，因此，采煤机记忆切割只能适合应用在条件相对简单的作业面上[2]。

（4）缺少监控系统，在采煤期间，仍需要现场作业人员依据作业面具体情况，采取人工方式对煤矿开采中采用的各项设备调整。

2.以姿态数据为基础的液压支架控制技术

液压支架式煤矿综采作业面中的一项重要设备，如果在实际煤矿开采期间，若遇到综采作业面发生起伏不平现象时，底座与顶梁可能会出现纵向和横向倾斜问题，液压支架在升架、推移刮板输送机等各项环节期间，各个过程与围岩作业面为耦合关系，因此，在煤矿开采期间，为了更好的适应采场期间危岩在采煤作业时发生的具体变化情况，液压支架顶梁在煤矿开采时，会发生仰、俯状态，为了确保煤矿开采作业顺利进行，减少非必要故障，要保证开采中采用的液压支架姿态信息始终都处于可视化控制状态，特别是避免咬架、倾倒、碰撞、拉架等各项内容中[3]。

基于总线通信方式姿态传感器测量系统，要将液压支架、顶梁、连杆底座地等各个位置处安装姿态传感器，通过对其进行应用，完成对横轴和轴承方向各项角度数据的测量，同时，差距传感器总线利用各自测量的角度数据精准的传输到液压支架控制器[4]。液压支架控制器全面结合支架主体结构件机械模型，对液压支架底座、互帮状态、支架高等各项信息内容加以计算，取得精准的计算结果，通过动态方式监测液压支架姿态情况；通过动态方式控制支架的具体状态，更好完成开采作业。

3.以姿态数据为基础的采煤机记忆截割

记忆切割主要分为以下几段：

记忆学习。记忆学习是采煤机在运行过程中，对采煤机在割煤作业开展中的内容进行分析、掌握采煤作业参数，对工艺段内容进行保存。

记忆割煤。记忆割煤指的就是依据记忆数据进行自动割煤，完成煤矿开采作业[5]。

记忆中断。记忆中断指的是在进行记忆截割时遇到了异常问题，此时，要暂时中断记忆截割，然后通过手动方式开展割煤作业。

记忆修改。记忆截割期间，采煤工作面会随着时间发生变化，因此，要从实际情况出发，对采煤机滚筒的牵引速度或高度进行适当调整，完成调整后，要精准记录各项数据，然后将原记忆数据进行覆盖的一个过程。

(1)测量采煤机姿态

目前，我国的自动化工作面采煤机通常都要安装传感器，该传感器在应用过程中的关键作用就是测量摇臂高度；位置编码器安装在行走部位，通过对位编码器的应用可以将采煤机在应用时的行走位置进行精准测量，测量精度可以达到厘米级，这一精度可以满足煤矿开采作业要求；对位编码器在实际应用期间能够完成煤矿开采作业中采用的采煤机身倾斜角度，以及左右倾斜角度情况的测量，通过测量获取到的各项数据内容都可以作为采煤机记忆切割作业时需要应用的各项参数，完成上述操作后，全面结合采煤机具体结构模型，能够完成对采煤机具体姿态情况的精准测量[6]。

(2)记忆学习

该过程中就是通过人工方式进行示教，因为操作人员通过对采煤机中的遥控器进行应用，完成对采煤示范切割，在该过程中能够依据采煤作业的具体情况，制定出一套符合煤矿开采作业的循环过程，通过循环过程，完成相应的采煤作业。煤矿开采期间，操作人员要依据具体情况，科学调整煤矿开采作业中采用滚筒的高度，具体调整期间，为了确保调整的合理性，以及后续煤矿开采作业段而顺利进行，进行调整作业时，要充分考虑液压支架移架速度，刮板输送机负载能力，采煤机牵引速度等各项因素带来的影响。

开采煤矿期间，通过对性能良好的采煤机的应用，能够进行记忆切割，然后将记忆数据依据采煤机位置和方向的不同段，煤矿开采时，为了确保整个开采作业顺利进行，确保开采作业的安全性，以及整个作业的顺利进行要，要预留多个采煤工艺段，保证采用的采煤机在运行可以实现记忆学习[7]。

进行采煤机作业时，受采煤环境影响，若采煤机运行方向上发生变化，此时将一个工艺段加入到系统中，采煤机完成切割煤循环后，系统记忆学习结束，完成上述作业后，保存记忆参数，再进入到自动模式，采煤机在运行时通过对记忆数据进行应用，完成后续切割作业。

(3)记忆截割

采煤机在进行煤矿开采中应用，记忆截割就是采煤机在自动模式下，依据记忆对各项数据内容进行全面学习，通过自动方式对采煤机位置进行切换，进而得到相应工艺段，而且要随着采煤机在煤矿开采中位置的改变，要自动调整采煤机在运行时牵引速度和滚动高度，从而使自动割煤期间在应用过程中，能够进行记忆截割，一旦遇到异常问题，例如，煤层发生断裂，煤层厚度发生改变等各种对煤层开采，采煤机运行造成影响时，作业人员要依据具体情况，采用人工方式干预，若异常问题在本次煤矿开采切割中出现，此时，要将记忆切割中断，采取人工手段方式完成割煤作业，煤矿开采中，采煤机在经过异常煤壁后，再开展记忆截割[8]。

若该段煤层的具体状态发生了改变，而且该变化还继续下去，方便进入到在线修改模式，操作采煤机的作业人员对采煤机的运行情况进行操控，系统将采煤机在运行过程中的各项数据内容精准记录，然后依据数据，对采煤机在应用时的状态进行修改，利用新数据覆盖原记忆数据，进而自动切割。

4.刮板输送机弯曲度检测与工作面调直

（1）将液压支架作为基准，在此基础上制定调直方法，在实际作业开展期间，利用液压支架中的图像识别、位移传感器等不同方式，快速、精准获取到的相邻支架的各项位置，在采煤作业时，如果受外界因素影响，要进行移架作业，为了确保煤矿开采作业顺利进行，要让煤矿开采中的两个支架能够相互对齐，从而实现对液压支架群组直线度情况的合理控制。

将液压支架作为基准，采用推移刮板输送机的方式对刮板输送直线度进行合理控制。为了实现这一目的，要安装大量的传感器，对于安装的传感器，为了确保器能够满足作业需求，安装前要对所有传感器性能进行检查，确保其性能良好，对于性能存在问题的传感器不得安装，避免完成安装后再拆卸，影响煤矿开采，降低开采效率。液压支架相互对齐，这不仅会导致对齐误差不断积累，而且在具体工作上，要对绝对参考方向进行调直处理，因此，容易降低作业面调直精度。

（2）以刮板输送机作为基准的调直方法被综合的应用在了LASC系统中，在具体应用期间，技术线路与方向都较为明确，在该过程中的原理就是通过对高精度惯性导航装置进行应用，完成对采煤机在运行时的姿态和轨迹进行全面检测，依据采煤机与刮板输送机之间的几何约束关系，利用采煤机在运行时的轨迹，推出刮板输送机的运行轨迹，进而利用液压支架修正地刮板输送机轨。

5.结语

煤矿智能化开采是一项综合性很强的技术，一方面可以包括煤矿自身技术外，另一方面还包含了的跨专业和外学科等多个方面的知识，是一项综合性前沿的技术，这是未来我国煤炭行业在一段时间发展过程中主要发展方向，采用煤矿智能化开采技术可以更好的完成煤矿开采作业。