煤矿采煤机智能化关键技术探讨

宋鹏

铁煤集团小青煤矿 辽宁调兵山 112700

1 智能化技术在煤矿综采工作中的应用现状

煤矿综采工作面的智能化关键技术是工作面自动取值技术，该技术可以保证在采煤推进的过程中，工作面能够始终与巷道方向保持正交，避免出现刮板输送机受力不均匀，内部应力过大的问题。智能化技术在工作面推进过程中可以利用地理信息系统对采煤机的实时位置和运动参数进行分析，有效调控采煤设备运动轨迹，避免采煤机出现偏离的情况。同时，地理信息系统还可以为采煤机进行导航，采煤机自动沿着导航的轨迹进行运作，不需要人力支持，极大地解放了人力。此外，利用智能化技术中的截隔模型进行数据传输，能够有效实现“三机”联动控制，保证采煤作业控制效果[1]。

2 煤矿采煤机智能化关键技术

根据煤矿采煤综采工作面的开采特征及其开采过程中存在的问题分析，为促进采煤综采工作面开采作业的顺利开展，提高煤矿开采生产效率，就需要通过构建相应的数据控制网，并通过相应的智能化技术与设备引进应用，从而在采煤智能化综采工作面建设基础上，为其开采作业开展提供良好的支持。其中，在进行采煤智能化综采工作面建设中，所应用的采煤机智能化关键技术主要包含以下几种。

2.1 采煤机远程启动与控制系统

当前的大型煤矿井下采煤机控制系统，一般通过远程顺槽控制台对采煤机启动、记忆截割功能、液压自动移架功能、煤炭运输功能等，作出统一调动与控制。其中，顺槽控制台经由稳定的通信数据传输，实时进行煤机工作数据、运行状态的监控管理，并将接收到的采煤数据、故障诊断信息上传至主控计算机单元。

2.2 采煤机定位技术

采煤机行走轨迹是根据刮板输送机的导轨走向来确定的，而且此方向还会直接影响液压支架的自动调直、作业面煤壁的截割笔直程度、截割滚筒自动调高等不同的生产环节。为实现综采智能化，就需要合理应用地质空间三维定位技术。目前的智能化采煤机中，比较常用的定位原理主要是无限传感网定位、红外线定位、地理信息系统定位以及超声波定位等。以地理信息系统（GIS）为例，是将惯性导航装置安装在采煤机上来确定采煤机的姿态和行走方向；将轴编码器安装在机铰接轴和摇臂上测量摇臂的旋转角度；将轴编码器安装在行走部位来测量行走速度和距离[2]。

2.3 记忆截割关键技术

综放煤矿开采过程的工艺复杂，记忆截割技术、液压自动移架技术、智能放顶煤技术等共同构成了矿井工作面内智能化开采技术。其中记忆截割技术是首要的采煤工序，通过对采煤机定位、移动位置安全感知等流程，确定采煤机所处的地理坐标系（x，y，z）。之后借助于惯性导航计算方法，对采煤机的倾角（俯仰）、偏转角进行确定，然后展开不同厚度煤层的记忆截割操作。当前采煤机对矿井工作面煤层的截割操作，不会因煤层厚度变化而产生截割高度变化，这就需要结合煤层底板、液压支架控制系统，对不同采煤点位置的截割高度、下切深度、牵引速度等作出实时调整与控制，避免采煤机切割煤矿顶梁问题的出现。

2.4 掘进机智能化技术

作为综掘智能化工作面的主要设施，掘进机直接决定着智能化开采的效果。目前研究的方向是其姿态定位控制、断面智能成型控制与煤岩智能识别等，其中基于光纤陀螺实时检测掘进机在推进中的定位技术，能够更好地揭示它和巷道开掘前后的耦合性，且还可以构建相应的自主导航体系，也是当前的研究方向[3]。

2.5 液压支架跟机自动化及远程干预控制

对采煤机及液压支架上的红外线发送器、红外线接收器的信息进行采集处理，来实现液压支架全工作面跟机作业智能自动化。根据采煤机工艺、采煤机位置，实现了全工作面液压支架的智能自动化控制，包括液压支架的跟机喷雾、跟机移架和跟机推溜等功能，实现了转载机尾自移联动，实现了端头设备的智能自动化作业。同时液压支架与地面调度中心实现远程控制，在地面调度中心可以对井下液压支架进行远程监控，当支架出现液压故障、部件失灵等原因致使液压支架动作不到位或其他影响生产的现象发生后，可以人工进行远程干预控制。

2.6 采煤机联合控制技术

在联合控制系统中对采煤机的控制主要包括对截割负荷（控制落煤速度）和牵引速度的控制，牵引速度包括在巷道内的左侧牵引和右侧牵引，在工作时系统监控设备将刮板输送机的负载信息、采煤机的牵引速度及方向传递给控制中心，系统控制器根据预设的分析软件的分析，发出对采煤机牵引速度调整的信号，同时通过采煤机的变频调速系统确保采煤机截割负荷满足调控要求。

3 结语

采煤机是煤矿生产中的关键设备，在目前我国对煤炭资源的需求量长时间处于较高水平的常态下，增加了采煤机的开采任务量。科技快速进步，推进了煤矿开采技术的发展，表现出逐渐向无人化综采方向发展的趋势。在此发展过程中，也对智能化的采煤技术提出了较高要求。这就需要结合具体的煤层条件和自身状态自动调整的要求，应用智能控制、智能截割以及智能感知等先进技术，在实现采煤机生产作业中的自动调高、自动定位和自适应牵引等智能化操作的同时，最终实现无人化综采作业。