综采工作面智能化技术与装备的发展

张虎雄

[摘    要]煤矿综采过程中所应用的设备较为复杂庞大，且生产体系规模化，工人所处的条件比较恶劣，通过智能化技术能够对当前工作过程中出现的一系列问题进行集中控制，智能化技术的应用，能够改善综采中的各种问题，从而确保综采工作面能够实现无人化操作，提升生产作业的安全性。应用智能化技术进行煤矿开采事业的管理，对于企业未来的发展具有重要意义。

[关键词]综采工作面;智能化技术;装备;发展

[中图分类号]TD67 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）03–00–02

[Abstract]The equipment used in the process of fully mechanized coal mining is complex and huge， and the production system is large-scale， and the conditions of workers are relatively bad. Through the application of intelligent technology， a series of problems in the current working process can be centralized controlled， and the application of intelligent technology can improve various problems in fully mechanized coal mining， so as to ensure that the fully mechanized coal mining face can realize unmanned operation To improve the safety of production operation. The application of intelligent technology in the management of coal mining is of great significance for the future development of enterprises.

[Keywords]fully mechanized working face; intelligent technology; equipment; development

當前随着产业改革持续进行，各行各业均不断展开技术形式融合，通过互联网技术与煤矿产业的融合，能够实现智能化技术应用的扩展，提升行业的整体运营速度。煤矿行业是我国基础行业之一，在改革的过程中融入智能化技术，形成技术以及产业的深度融合，有利于改善环境引发的对于煤矿作业人员的危害。

1 综采工作面智能化技术概述

综采工作面技术以及装备的发展包括机械化、自动化、智能化、无人化等阶段。这些高度集成的技术形式能够实现对于工作流程的自动化控制，通过采煤机的自主导航、三机联动等自动控制技术，来实现对于地面、环境、系统的实时监控，从而改善传统施工过程中的各种问题。当前综采工作面面临着诸多问题，首先是综采的工作环境比较复杂，恶劣的条件因素会对采矿造成一定的影响，使得传感器的反应速度以及可靠性受到影响。且煤炭的地质条件相对比较复杂，一般的技术内容不具有普遍适用性。各个设备厂商的控制系统在接口、冗余功能以及协议等方面不具有统一的标准平台，集中控制方面无法实现，因为考虑防爆要求，整体设计过程存在一定的难度，受到井下的空间限制，设备应用比较紧凑化。在综合分析国内外综采工作面智能化技术的基础上，分析了智能开采系统的主要模型，同时对关键技术详细分析，为后续的开采工作提供必要的指引。

2 综采工作面智能化的关键技术

智能化开采技术是一项复杂性较高的系统工程，通过对综采工作面智能化系统的分析，能够获取工作面智能化开采的主干模型，模型系统的核心为地下的控制中心，设备的基础构造包括煤层位置对应的时效截割模型，可以发挥对于机械的自动化控制，提升采煤的工艺水平。综采工作面智能化开采系统主干模型如图1所示。

2.1 位置监测和自动取直技术

采煤过程中，工作面持续推进从而使得支架以及刮板呈现最佳的受力状态，能够维持工作面的直线形式，可以与巷道呈现一种正交的方向.以地理信息系统为基础，通过位置监测以及自动取直技术，能够获取采煤机的位置模型以及运动学参数，从而可以进行自动导航。根据所获取的运动学参数信息，进行截割模型传输采煤机的自动控制，数据向系统内部传送，可以有效地进行机械联动。当前国内外有较多的采煤机位置监测技术，常见的技术形式包括无线电回声技术、光栅位移监测技术以及各种组合技术形式等，不同的技术形式有不同的测量精度值，无法保证能够满足自动化煤矿采集的目的。当前最常用的煤矿采集技术为惯性导航技术，作为一种自动导航的有效方式，能够通过加速度的获取进行物体位置的即时信息定位，因为惯性导航系统的总体精度值比较高，且受到长时期的误差积累，无法满足采煤机导航的需求，需要对系统误差进行集中补偿，常见的误差补偿形式包括航位推算法、里程表补偿法以及闭合路径算法等，其中闭合路径算法作为一种长期有效的系统补偿方法，主要是将横截深度作为额定值进行补偿计算，从而获取各项数据。

2.2 界面识别技术和工作面水平控制技术

为了确保采出率的最大值同时降低可能导致的资源浪费，则应该确保截割的区域位置在底部的边界，还应该确保底面的平整性。通过自动导航技术与地理信息系统相结合，能够更准确地进行三维定位。地理信息系统所获取的煤层动态倾角以及界面信息，可以实现对于界面的整体识别。倾角数据的实时测量，可以保证对滚筒自动调高，确保所截割的区域与煤层的实况信息一致。当前常用的综采工作面技术形式为通过记忆割煤技术进行采煤机的半自动调高，首先司机进行示范采煤，根据自动化系统数据设置，记录采高信息，随后集中进行数据编码，根据记忆截割数据的自动信息调整值准确采集，如果产生较大的煤层数据信息的变化，则需要进行人工干预。作为智能截割的关键技术，通过煤岩界面识别能够确保煤矿开采的高效性。当前随着技术发展，应用的煤岩界面识别技术也不断革新。热红外摄像仪进行煤层特征的定位以及识别，能够确保煤岩红外射线波长差异性以及保持与岩层倾向的一致。在完成对煤层带式夹层特征的捕捉后，图片不断增强处理，通过像素扫描了解岩层界面的动态倾角信息，通过此种信息形式对滚筒动态调高，以及实现对于水平面的控制。在确定合适的摄像头以及位置倾角后，强化设备的环境适应性，来辅助进行煤炭岩层的判断。

2.3 溜坡控制技術

在进行煤层的回采过程中，如果发现工作面以及煤层存在走向不垂直的情况，则会导致在巷道间产生溜坡，为了避免因为溜坡导致的施工不利，则应该应用设备进行调整纠正，可以在靠近端头的位置放置激光扫描设备，根据扫描记录的推进数据，进行巷道的方向定位，同时参照滤波算法对扫描仪的位置以及姿态进行确定，同时将此类信息向地理信息系统反馈，以确保能够对工作面的轮廓以及巷道信息及时更新，维持工作面以及煤层的走向形势。

2.4 液压支架电液控制技术

作为综采控制面重要控制技术之一，液压支架电液控制系统具备自动、成组的动作，同时能够进行邻架操作以及手动操作，这种技术形式相对比较成熟，可以通过远程控制的形式，进行液压支架以及采煤机的联动，能够满足实际生产中安全性的需要，整体的可靠性比较高。

3 综采工作面智能化技术及装备的未来发展方向

科学技术持续进步带动了光电子技术的发展进步，其在综采工作面智能化应用的程度也不断提高，未来的综采自动化发展将呈现一种不断优化革新的模式。在割煤作业中，利用相关的算法识别技术能够获得放煤的模型，自动化方面能够降低工作人员的压力，同时通过无线电波以及红外线技术，可以获得更高的分辨率传感器，从而可以进行煤岩界面的准确定位，控制的精确度更高，能够实现对于滚筒的自动调高控制处理。根据煤层采矿的实际需要进行技术组合，将雷达探测技术应用于其中，能够实现对于工作面高度的自动调整。通常综采面有大量的巷道设备分布，其测量定位的难度相对较大，可能会影响工作面设备的可视化测量，在进行综合开采的过程中，需要考虑实际环境可能导致的对于测量结果的实际影响，进行设备的精度调整，打破常规的处理模式，确保检测技术的质量、效率，使工作面处于直线的形态，达到工作面调直的目的。

4 结语

当前综采工作面智能化处理技术在应用的过程中存在一系列的问题，为了更好地实现对于综合机械化采煤的智能控制，要做好专业环节的管控，不断创新技术形式，通过各种技术融合应用，完善软件的开采系统，维持不同系统之间信息共享的稳定性，从而更好地进行设备的传输控制，确保综合机械化采煤技术向着现代化、高效化的方向发展。

参考文献

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