煤炭智能化開采關鍵技術創新進展與展望

王立森

摘要：我國是一個煤炭消耗大國，煤炭開采對我國的經濟發展和社會建設都有著至關重要的作用。隨著科學技術的不斷發展，煤炭開采也在向著智能化、自動化的方向不斷發展本文主要研究的是煤炭智能化開采關鍵技術創新進展與展望

關鍵詞：煤炭開采；智能化開采；進展與展望

隨著科學技術的不斷發展，智能化技術在各行各業中都得到了廣泛的運用，煤炭開采作為我國的支柱型產業自然也不例外。智能化技術在煤炭開采中的廣泛應用不僅能夠幫助煤炭行業提高開采效率，更有利于將粗放型的生產模式轉變為集約化、精細化的生產模式，實現煤炭產業的重要轉型。

1、煤炭智能化開采關鍵技術難題與對策

1.1 采煤機智能調高控制

采煤機智能調高控制主要是通過計算機技術對搖臂的高度進行自由的調整，從而使采煤機對煤層的截割能夠更加精準有效。根據目前的是實際情況來看，采煤機主要運用紅外傳感器或錄行走機構齒輪轉數來獲得采煤機的工作面位置信息，將采煤機的工作面位置信息和該位置的搖臂高度信息統一起來，繪制相關的截割曲線并記錄。被記錄下來的截割曲線對在后續開采的過程中作為默認的截割路線進行使用。

這種方式雖然在一定程度上實現了自動化截割，但并不具備較高的靈活性，對于賦存穩定的煤層來說比較適用，但是對于賦存不穩定，結構較為復雜的煤層來說則存在一定的缺陷，不能將煤和巖有效的區分開來。要想實現對采高的精準智能控制是十分困難的，不僅需要給予煤層地址信息進行預測，還需要建立先關的數字模型，結合實際情況進行推演計算，只有這樣才能夠獲得最佳截割曲線。

1.2 液壓支架群組與圍巖的智能耦合自適應控制

液壓支架與圍巖作用狀態的好壞直接決定著煤炭機械化開采工作面生產的成敗，因此在液壓支架的自動化過程中，實現液壓支架群組與圍巖的智能耦合自適應控制是十分重要的。在進行液壓支架群組與圍巖的智能耦合自適應控制的調試過程中，需要注意以下幾點：

首先是支架狀態自主感知應該是全方位、高精度的。在設置支架狀態自主感知應的過程中不僅要關注立柱壓力感知和部件傾角檢測功能外，還要對支架各部件關鍵位置受力大小、工作面仰/俯角自動檢測、超前壓力預報等工作面環境與圍巖狀況感知功能，以求全面放映支架支護的狀態。

其次是要對支架的適應性進行控制。在進行調試設置的過程中，要以液壓支架與圍巖耦合關系和開采工藝要求為基本依據，并且通過計算機技術對感知系統進行實時監測分析，最終得出能夠作為自主調控覺此一舉的結論。

其三是對支架結構進行創新時要以自主調控為基礎。在進行結構創新的過程中液壓支架初撐力、工作阻力、水平力等都是重要的參考參數，對實現支架自主調控，提高支架調節范圍有著十分重要的影響。

最后要實現液壓支架群組的智能控制。目前對液壓支架的研究主要是針對單架的支護狀態進行的，但是在實際工作的過程中，真正起到作用的是液壓支架群組，要想實現整個工作面的合理支護就必須以液壓支架群組為單位進行智能控制的研究，建立起液壓支架群組與圍巖的耦合條件，從而實現液壓支架群組與圍巖的智能耦合自適應控制

1.3 工作面直線度智能控制

在進行開采操作的過程中，液壓支架的推移不可能和煤層走向狀況完全貼合的，在推移的過程中總會存在一定的誤差，而這些誤差在多個采煤循環以后會導致液壓支架退一步蒸汽，使刮板輸送機的直線度無法保證。而直線度的偏差則會導致液壓支架掩護梁側護板不能重合，最終導致采煤機的損壞，嚴重影響開采作業。

目前的實際開采過程中，工作人員主要依靠拉線和紅外線光束來保證工作面的直線度，但是這種方法精準度差，需要消耗大量的人力物力不說，也不能跟上智能化開采的速度，滿足不了智能化開采的需求，因此對工作面直線度進行智能化控制是十分必要的。激光對位和慣導定位技術是比較常見的兩種智能化控制方法，其中應用較為廣泛的是慣導定位技術，該技術通過安裝在采煤機上的陀螺儀對采煤機進行定位，并繪制截割軌跡用于修正液壓支架的推進路線，在實際應用中取得了比較好的效果。

1.4 基于系統多信息融合的協同控制

智能化開采通過計算機技術將開采相關的設備連接成為一個系統，通過傳感器和探測設備獲得數據，控制設備的運行工作，在這個過程中對多源信息關聯性和融合度提出了很高的要求。

要想融合多個設備的信息數據，首先要對工作面裝備多源信息融合的規則、機制有一定的研究了解，運用好信息之間的互補性和相關性，融合算法進行融合系統的創建。其次，需要根據數據特點的不同，選擇合適的信息融合技術，開展信息融合工作；最后，利用系統多信息融合協同控制技術將融合后的信息用于設備動作的協同控制上，從而實現共同的任務目標。

2、煤炭智能化開采技術發展前景展望

2.1 全面推進綜采智能化技術

煤層的賦存條件是相當復雜的，多變的煤層情況給開采智能化發展帶來了巨大的阻礙，因此在進行煤炭開采智能化技術的創新過程中，推進綜合開采智能化技術是必然的發展趨勢。首先要加快完善煤炭資源管理與產能布局，改變傳統的開采理念，將綠色開采作為煤炭資源開發的基本準則，對智能開采技術進行科學綠色的創新改革；其次，對智能化開采技術以及設備體系的研究應該針對煤層賦存條件的多樣性來展開，力求在開采的過程中能夠更加適應煤層復雜多變的開采情況；最后，創新技術只是智能化開采技術發展的一個方面，更重要的是要有與之相匹配的管理水平，通過完善科學的智能化開采技術標準體系讓綜采智能化技術更高效、更綠色、更安全。

2.2 有限無人化開采目標

有限無人化開采指的是在開采期間，工作面中無人操作，端頭和工作面巷基本無人操作，除設備檢修、維護或處理突發狀況外，工作人員無需進入工作面進行作業，是智能化開采的中高級階段，也是智能化開采未來的發展趨勢。

實現有限無人化開采，不僅有利于工作效率的提高，減少開采煤炭帶來的人力、物力、財力的損耗，更能夠減少工作面發生安全事故的可能性，有效的保障了開采工作人員的人身安全，是智能化開采必須實現的目標。

要想實現有限無人化開采，首先要對整個整個工作面的煤層地質情況進行全面、詳細的了解，并且利用數字模型模擬繪制出最適合的行動路線；同時還要求工作面的設備具有相當的智能化水平，能夠利用系統協調機制對整個工作面的設備進行有效的控制，對開采可能遇到的問題進行預判；最后還需要完善、全面的智能感知系統對工作面的情況進行實時的監測分析，對工作面中突發的情況和變化進行及時的反饋，以便修正開采行為，保證開采精度。

結束語

綜上所述，煤炭智能化開采在煤炭開采中已經得到了廣泛應用，并且正在向著更智能、更靈活的方向不斷的發展，推動著我國煤炭開采的可持續發展。

參考文獻

[1]王國法，李希勇，張傳昌，等.8m大采高綜采工作面成套裝備研發及應用[J].煤炭科學技術，2017，45.

[2]王少鋒，董斌，周學武.信息融合技術在導彈群組協同控制設計中的應用[J].戰術導彈技術，2016（1）：64-69.