煤矿综采工作面智能化技术与设备分析

（山西潞安化工集团有限公司古城煤矿 山西 046108）

前言

信息时代的来临，加快了社会转型升级的速度，对各行各业来说，这既代表着机遇，同时也代表着更多挑战，基于信息技术开展日常工作成为大趋势。对以煤矿为代表的传统工业而言，要想实现持续发展，关键是以信息技术为依托，尽快完成转型，由此可见，从智能化的视角出发，围绕综采工作面展开讨论，推动其朝着无人开采的方向前进，具有重要意义。

1.煤矿综采工作面智能发展现状

众所周知，综采工作面所依托技术装备，主要有一键启停运输机、采煤机与液压支架的装备，跟机自动装备，电液控制装备。近几年，随着高速光纤网络发展，与光纤网络连接的综采工作面，逐渐将监控系统覆盖，这也是综采工作面能够实现自动化与智能化目标的先决条件。

上文所提及运输机、采煤机与液压支架，均为独立存在的综采设备，这也决定三者分别对应不同的控制形式，虽然集中监测目标已经得到实现，受诸多因素影响，综采设备所展示出功能仍有极大的上升空间，要想经由网络对相关信息进行收集与传递，一方面要对监控平台进行设置，另一方面要对控制中心进行搭建，真正做到借助视频系统、遥控系统，实现自动控制工作面的目标[1]。

现有研究及所得结论表明，对综采工作面而言，制约其智能化目标实现的原因，主要体现在以下方面：首先，缺少统一且有效的通信平台。由综采工作面所延伸出信息网络，其工作是对大数据视频及相关信息进行实时传输，如果平台没有做到统一，将直接影响到资源共享的时效性，也就是说，设备监控所得数据无法得到实时共享。其次，工作面不具备自动找直功能。现阶段，发达国家围绕工作面找直所展开研究逐渐深入，成绩也有目共睹，例如，借助自动系统与导航技术，赋予相关设备控制水平、自动找直等功能，但也需要明确一点，即自动测量对位移与距离所提出要求相对较高，如果测量精度难以达到要求，后续工作均会受到影响。最后，工作面窜滑情况时有发生。除特殊情况外，煤层均十分复杂，对处于运行状态的刮板运输机而言，如果煤层过于复杂，不仅会使工作面出现整体下滑的问题，还会导致刮板机与转载机距离发生改变，无论是距离增大还是减小，均有引发安全事故的可能，如何使工作面窜滑的问题得到彻底解决，现已成为业内人士热议的话题。

2.煤矿综采智能技术和设备分析

要想实现综采智能化目标，关键是有科学技术和设备提供支持，例如，安全感应技术、设备定位技术，再例如，图像处理技术、直线度调控技术。笔者归纳相关资料后发现，现有技术和设备主要包括：

(1)综采智能技术

①监控技术

综采工作面使用自动技术多年，为目标的初步实现奠定了基础，但是，要想达到无人开采的高度，还有大量问题需要解决。研究表明，综采工作面难以实现连续推进的原因较多，只有做到理论结合实践，在对发展现状加以分析的基础上，利用模型统计相关数据，通过统筹分析的方式，获得以影响因素为主要内容的报告，才能使后续工作得到有序推进。

现已得到大范围运用的智能技术，主要有监控技术和防碰撞技术。在视频监控方面，综采工作面可以借助模拟系统和虚拟现实技术，对现实环境进行模拟，随着交互功能被引入，工作人员进入系统无需再被时空所限制，工作效率自然有所提升[2]。另外，该系统的功能，还有识别物体、处理所输入信息、对三维环境进行模拟，经由计算机将采矿情况展现在工作人员眼前，确保潜在问题能够得到及时发现与处理。

②支架防碰撞

可使综采工作面得到连续推进的方法，包括：第一种，由工作人员提前设置统计并分析设备运行情况的程序，通过统计设备故障率、运行时长和使用频率的方式，确定设备故障相关数据，为后续工作的开展提供参考；第二种，精确控制工作面，借助高精度定位或类似技术，确保支架能够得到全面控制，通过推移达到最终目的。

作为已经得到推广的技术，防碰撞系统的作用，主要体现在以下方面：其一，保证工作人员能够提前收到报警信号；其二，为采煤机提供安全保护。该系统的运行原理为：经由探测技术全面感知采煤机障碍，如果采煤机前方存在不明物体，可能给其运行带来阻碍，那么，该系统将立即停止采煤机运行，通过传递相关信号的方式，确保工作人员能够及时清障，使采煤机尽快恢复运行。

(2)综采智能设备

①运输机

对智能刮板运输机而言，采煤机的作用是为自身运行提供支撑，这也决定了直线度检测和平直度检测工作，均要面临极为严格的要求。要想使运煤效率更加符合预期，关键是实时检测运输机与采煤机，避免上下滑动或类似问题出现，带来不必要的麻烦[3]。另外，这样做所带来积极影响，还有提高定位准确性，工作人员需要对此引起重视。

②采煤机

研究表明，智能采煤机的优势，主要是能够根据采煤工艺所提出要求，对工作模式进行切换，经由微电系统内置传感器模块，对设备、设备支架所处位置和运行情况等信息进行收集，根据收集信息预测设备未来运行轨迹，确保采煤机和其他设备的作用时间高度契合。将远程操作台安装在监控中心内部，由监测系统向操作台传递监测所得设备位置和相关信息，而视频系统的作用，主要是发布升降命令，借助数据通信、网络通信技术，确保系统所发布命令能够及时向操作台进行反馈，真正做到远程控制采煤机运行。

③液压支架

液压支架所面临问题，主要是内部系统缺少统一结构，这里提到的内部系统，除了电液控制系统，还有液压支架，而结构没有得到统一所带来影响，便是液压支架始终作为生产附加品而存在。要想对上述问题加以解决，关键是对液压支架、电液控制系统进行整合，在此基础上，通过结合传感器、控制器和机械结构的方式，确保支架成本能够得到大幅下降，随着一体化目标的实现，液压支架所展现出智能化、自动化水平，通常更加符合预期。例如，某煤矿便选择借助远程控制系统，在对远程操作台加以设置的前提下，充分利用视频技术，对液压支架及相关设备进行控制，确保其价值能够在日常作业中得到实现。

3.煤矿综采工作面前进方向及展望

研究表明，要想使煤矿企业摆脱劳动密集企业的“身份”，转而成为技术密集企业，关键是做到信息化及工业化，真正做到借助信息技术开展各项工作。上文着重分析了已经得到推广的技术和设备，而无人开采目标的达成，还需要更多技术提供支持，例如，视频技术，这也是未来一段时间的研究侧重点。

(1)视频技术

围绕运输机、采煤机与液压支架展开讨论，借信息技术和监控技术之手，确保综采工作面所提出遥信、遥测和遥视等目标能够成为现实，通过远程监控设备状态的方式，科学预测设备故障，为相关系统的高效运行提供保障。与此同时，工作人员调控系统的能力，通常可以得到较为明显的增强。

(2)测量技术

无论是巷道，还是综采工作面，均属于典型的狭长测量对象，液压支架等设备的存在，无形中增加了测量难度，而复杂的地理环境与煤层构造，成为制约设备可视测量目标实现的主要原因。虽然综采工作面所用定位技术为激光定位，但是切割作业会带来大量煤尘，这一情况所带来问题，便是测量结果无法准确反映实际情况[4]。由此可见，对原有技术进行更新很有必要，直线度测量及控制技术，将是未来研究的重点，工作人员应当引起重视。

(3)识别技术

要想使综采工作面更加智能，对自动识别技术进行研发是关键。工作人员应以煤岩防落所提出需求为依据，在建立数学模型的基础上，借助信息技术，确保算法得到有效识别与控制，只有这样才能使上述技术具备成功研发的条件。

现有煤岩分界传感系统的数量约为20种，例如，广为人知的振动频谱传感和记忆程序控制，上述系统尚未成功过渡到实践阶段，因此，其价值始终没有得到证实。而复杂的作业环境，使辨别煤岩分界的难度大幅提高，只有研发分辨率适宜的传感器，确保采煤机滚筒具备自动调高的条件，才能使上述问题迎刃而解。由此可见，如果条件允许，工作人员应花费更多精力与时间，对组合调高技术进行研究，借鉴国外得到推广和落实的记忆智能程控等技术，获得能够使我国煤矿作业所提出需求得到最大程度满足的识别技术，例如，雷达探测技术。

4.结论

通过上文的分析能够看出，我国煤矿行业的发展方向，可被概括为信息化、工业化，在信息技术持续发展的当下，煤炭科技也被赋予了实现智能建设、创新发展等目标的能力，这便是煤矿企业向技术密集型进行转变的主要原因。这一趋势所带来连锁反应，便是综采工作面所用技术和设备，均朝着信息化与智能化的方向前进，由此可见，煤矿开采作业应紧随信息时代煤炭行业发展步伐，致力于无人开采、智能开采设想的实现。