試論智能化采煤裝備技術(shù)

侯金義

（山西寧武大運華盛莊旺煤業(yè)有限公司,山西 寧武 036700）

試論智能化采煤裝備技術(shù)

侯金義

（山西寧武大運華盛莊旺煤業(yè)有限公司,山西 寧武 036700）

本文的主要內(nèi)容是闡述國內(nèi)在智能化采煤裝備技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展概況，針對我國采煤行業(yè)的實際情況進行具體分析智能化技術(shù)前景。同時，針對目前采煤裝備行業(yè)的無人化技術(shù)發(fā)展方向，對我國采煤行業(yè)的智能化發(fā)展提出了構(gòu)想。具體來說，要實現(xiàn)煤礦的智能化開采需要掌握六項關(guān)鍵性技術(shù)與“三個感知，三個自適”技術(shù)構(gòu)架，本文對此進行了詳細的介紹與分析。

智能化;采煤裝備技術(shù);無人化技術(shù)

1 我國采煤裝備智能化技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀

從發(fā)展歷史看，我國煤礦開采行業(yè)最初是全人力開采，隨著技術(shù)裝備不斷提升，在上個世紀80年代逐步實現(xiàn)半自動化開采，21世紀實現(xiàn)了全自動化開采，大大提高了整個煤礦開采行業(yè)的效率以及安全水平，目前，煤礦開采行業(yè)的發(fā)展方向是無人化智能開采，但是目前仍處于起步階段，相關(guān)的理論文獻等比較少，能夠?qū)嶋H應(yīng)用于煤礦開采的智能技術(shù)裝備更是寥寥無幾。

1.1 采煤機智能化技術(shù)

在采煤機智能化技術(shù)領(lǐng)域，我國在國際上一直是緊隨國際先進水平的，甚至在某些領(lǐng)域是處于領(lǐng)先國際水平的，目前，我國已經(jīng)完全掌握井下年采千萬噸煤炭技術(shù)，可以說我國的采煤機智能化技術(shù)緊隨時代潮流，發(fā)展速度十分驚人。2011年，我國更是掌握了采煤機智能化的關(guān)鍵性技術(shù)，主要包括：第一，采煤機截割滾筒記憶功能，可以自行識別截割路徑；第二，機載無線收發(fā)信號功能，此功能可以實現(xiàn)信息的遠程傳遞與操控，可以對設(shè)備的運行進行監(jiān)控；第三，參數(shù)的在線感知技術(shù)，可以進行設(shè)備參數(shù)例如機器運行參數(shù)以及故障參數(shù)等的自行調(diào)控，如果出現(xiàn)異常情況還可以對設(shè)備進行故障診斷及報警。該項技術(shù)隸屬于我國“863”重點項目“煤礦井下采掘裝備遠程遙控關(guān)鍵技術(shù)”。

1.2 液壓支架智能化技術(shù)

一般來說，只有電液控制系統(tǒng)技術(shù)有了新的突破才能進一步提升液壓支架智能化技術(shù)，兩者是相互依賴的。目前，國外主流電液控制系統(tǒng)主要有電液控制系統(tǒng)、電液控制系統(tǒng)以及電液控制系統(tǒng)三種類別，電液控制系統(tǒng)可實現(xiàn)的基本功能包括：單體支架或者群組支架的控制協(xié)調(diào)功能，例如自動放煤等，系統(tǒng)的自動診斷功能，可以及時進行故障排除，還可以實現(xiàn)遠程操作與控制功能。電液控制系統(tǒng)的以上基本功能，國內(nèi)自主研發(fā)的電液控制系統(tǒng)已經(jīng)可以全部實現(xiàn)，但是在功能實現(xiàn)的準確性與安全性上還是有提升的空間的。在液壓支架智能化技術(shù)上，存在的最大問題是不能將圍巖與支撐架的相互支撐進行進一步的融合與提升，因為液壓支架采取的是分布式組織，因此還需要進一步提升協(xié)同合作技術(shù)。

1.3 刮板輸送機智能化技術(shù)

刮板輸送機智能化技術(shù)的主要實現(xiàn)目標有：軟啟動、刮板鏈自適應(yīng)張緊、自動監(jiān)控監(jiān)測技術(shù)。首先，軟啟動的主要實現(xiàn)是通過電動機、變頻機以及減速器進行協(xié)同調(diào)節(jié)，還有其他方式，例如電動機、減速器以及閥控充液型液力耦合器的協(xié)調(diào)作用等。優(yōu)點是可以較好的實現(xiàn)軟啟動控制，可以保證設(shè)備的正常安全運行，但缺點是成本比較高，性價比低。其次，實現(xiàn)刮板鏈的張緊自調(diào)控，主要是可以將刮板鏈的狀態(tài)信息進行感知和識別，然后將信息進行傳輸?shù)絇LC控制器，控制器對接收到的信息進行進一步處理與分析，然后通過智能化判斷對刮板鏈進行狀態(tài)參數(shù)的調(diào)控。利用互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將各個關(guān)鍵部件進行連接，實現(xiàn)信息的及時傳遞，如果出現(xiàn)故障問題，可以及時進行調(diào)節(jié)與控制，同時做到故障自動報警與自動處理，進一步提高了刮板傳送機的智能化技術(shù)。

1.4 帶式輸送機智能化技術(shù)

要實現(xiàn)大型帶式輸送機智能化技術(shù)要做到以下幾點：第一傳送機的軟啟動；第二實現(xiàn)傳送機的自適應(yīng)張緊控制。目前，我國已經(jīng)實現(xiàn)了雙電動機差動軟啟動傳動系統(tǒng)，優(yōu)點是軟啟動、軟停車，在較大范圍內(nèi)可進行無極調(diào)速以及過載自動保護，成功實現(xiàn)了帶式輸送機智能化技術(shù)的關(guān)鍵一步，同時還可以降低成本、延長壽命，大大提高了輸送機的工作效率。關(guān)于傳送機的自適應(yīng)張緊控制，可以通過液壓絞車自動張緊裝置來實現(xiàn)。目前，該技術(shù)可以實現(xiàn)200kN的張緊力，拉緊形成可以達到150m，可以實現(xiàn)自主化調(diào)控張緊。

2 智能化采煤裝備關(guān)鍵技術(shù)的突破方向

第一，液壓支架自適應(yīng)控制技術(shù)。液壓支架自適應(yīng)控制技術(shù)的關(guān)鍵在于提升液壓支架的智能化，保證支架在支護以及移步方面的智能化調(diào)適與穩(wěn)定，因為關(guān)聯(lián)支架控制器需要對群組液壓支架之間的協(xié)同作用進行調(diào)控與指揮，而對于單個液壓支架需要由液壓支架的控制器進行調(diào)控，也就是說整個液壓支架實際上是分布式的，分為單體液壓支架與群組液壓支架。該技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況是基本實現(xiàn)了程序上的自動控制，在無人條件下的自動化技術(shù)上還需要進一步提升。

第二，動力傳遞自適應(yīng)調(diào)控技術(shù)。智能化采煤裝備對運行環(huán)境的要求比較高，需要對裝備的動力傳遞技術(shù)進行改進，使得可以在復(fù)雜的環(huán)境下進行智能化感知識別環(huán)境，根據(jù)識別結(jié)果對裝備的運行參數(shù)進行自我調(diào)控，保證智能化采煤裝備可以在保證安全的前提下進行開采作業(yè)。其中，關(guān)鍵在于對惡劣環(huán)境下動力傳遞部件逐漸失去運行動力的機理進行研究，從而進行改進保證正常工作，做到動力傳遞的自適應(yīng)調(diào)控。

3 結(jié)論

目前，我國要實現(xiàn)智能化采煤裝備技術(shù)還需要在以下三個方面進行提升：第一，任務(wù)的自主智能化適應(yīng)，第二，裝備的可靠性與安全性，第三，裝備參數(shù)調(diào)控的準確性與智能性。除此之外，還需要掌握三項關(guān)鍵性技術(shù)，即煤層高效截割和安全支護技術(shù)、裝備安全自適應(yīng)技術(shù)、采煤環(huán)境智能化感知與參數(shù)調(diào)控技術(shù)。要想把礦下的各個智能裝備進行連接還需要建立完整可靠的信息傳輸通道，即感知礦山物聯(lián)網(wǎng)，通過此互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)人與裝備、裝備與采礦的相互連接，從而可以使得人利用裝備對采礦環(huán)境進行感知識別、對開采信息進行智能化處理，真正實現(xiàn)高效率高質(zhì)量的完成礦下開采作業(yè)。

[1]吳佳梁,尹力,李勇等.智能化聯(lián)合采煤系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）,2014(02）.

[2]王虹.綜采工作面智能化關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2014(01).

[3]王金華,黃樂亭,李首濱等.綜采工作面智能化技術(shù)與裝備的發(fā)展[J].煤炭學(xué)報,2014(08).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.098