煤礦智能化綜采技術現狀及發展

于德宇

摘 要：得益于我國科學技術的持續發展，智能化發展已經成為煤炭行業的主要發展趨勢，越來越多煤礦企業開始重視對智能化綜采技術的引進與應用，實現在顯著提升煤礦開采效率與質量的同時，降低煤炭開采受到人員安全事故出現的影響。鑒于此，本文從煤礦智能化綜采技術現狀的分析入手，并提出對智能化綜采技術發展的展望。

關鍵詞：綜采技術;發展;煤礦智能化;現狀

目前煤炭資源仍是我國經濟與社會建設消耗量最多的資源，在“十四五”戰略規劃提出的背景下，國家對于煤炭資源的開采與利用提出更高要求，并強調先進智能技術與煤炭領域的融合發展。截止到目前，我國煤礦智能化發展已經初具成效，但是受限于環境復雜、經濟條件等方面的影響，使得部分煤礦仍無法做到對智能化綜采的引進與應用，進而對煤炭行業的可持續發展造成嚴重制約。

1.煤礦智能化綜采技術

1.1智能化綜采新模式

目前煤礦綜采作業中智能化工作模式的應用已經取得初步成效，以黃陵一號煤礦為例，依據對煤礦地質條件、企業經濟能力的分析，創設可視化遠程干預智能化操控模式，做到以人員安全值守為前提，通過無人跟機作業來實現綜采效率與質量的顯著提升。在實際綜采作業期間，采煤裝備實現自動控制，工作人員僅需遠程控制即可保證工作面綜采的順利進行[1]。相較于以往總體協調、單機為主的控制模式，智能化遠程控制模式能夠加強彼此的聯系與制約，以更為智能的方式控制綜采作業的整體化開展。

1.2智能化綜采技術

縱觀現階段我國煤礦智能化綜采的發展，涉及到以下技術的應用：

（1）自動化開采技術。將高清傳感器設備安設于采煤機牽引位置，將采集的相關信息利用處理模塊進行分析計算，將精準位置信息實時傳輸至監控中心，確保綜采期間操作人員可動態化掌握采煤裝備的運行情況。以黃陵一號煤礦為例，依據對煤礦實際情況的分析，進行22道采煤截割程序的開發，相較于傳統開采技術應用，新型自動化開采技術能夠做到對端頭支架自動跟機拉架、回刀掃煤不徹底、推溜等問題的有效避免。

（2）遠程控制技術。煤礦開采期間應用遠程控制技術，可實現以地面遠程干預的形式來控制地下開采系統的運轉，遠程控制系統的構建涉及到地面監控、工作面監控、數據通訊、設備控制等系統的組成。其中地面監控系統組成包括語音系統、計算機軟硬件以及遠程控制系統等[2]。遠程控制技術的運行原理主要是以綜采工作面為載體進行設備控制系統安設，井下通訊系統負責進行設備信息、畫面等的集成，然后利用井上下環網進行數據信息傳輸，以地面監控為接收載體顯示地下設備運行畫面。綜采期間操作人員可通過遠程控制系統做到對設備啟停、自動化開采、故障診斷預警、歷史數據保存等方面的控制。遠程控制系統的構建能夠有效取代傳統的井下監控系統，實現通過地面設備操作來降低煤礦出現人員傷亡事故的概率。另外，我國在遠程控制的基礎上衍生設計出隨動操作平臺，能夠做到實時顯示支架跟機過程中具體架號信息與位置信息，并以操作臺數碼管為主要顯示載體。若綜采作業期間出現丟架的現象，可做到第一時間利用撥碼鈕進行架號的選擇，進行支架動作的遠程控制。

（3）負荷反饋采煤控制技術。該技術應用主要是集成高壓變頻器、摩擦限矩器、高壓電機、行星減速器等構件進行刮板運輸機驅動的改良，然后結合對智能控制系統的配套應用，實現在運行期間將運輸機的速度依照煤流負荷大小進行智能自動調節，同時為采煤系統運行增設智能啟動、鏈條自動張緊、煤量檢測、功率協調等功能。綜采作業過程中對運輸機煤流分別負荷的自動化、實時化檢測分析，在此基礎上融合對變頻技術應用來達到采裝運自動協調的目的[3]。

2.煤礦智能化綜采發展現狀分析

縱觀現階段我國智能化綜采技術的應用與發展，盡管在諸多煤礦綜采中智能化技術應用已經取得初步成效，但是仍存在些許問題亟待解決，具體包括：（1）設備可靠性。要想最大化體現出智能化綜采的效益與功能，需要以穩定、可靠的設備為前提，但是當前智能化綜采設備的應用仍無法達到預期可靠性要求，例如截割傳感器應用精度相對較差，且受限于安裝技術、設備質量等方面的影響，使得機載穩定性效果不理想。再如智能化控制系統運行期期間受到多方面因素的影響，頻繁出現卡頓、死機等現象，亟需加大對高性能、高穩定性控制系統的開發力度[4]。（2）工作面連續推進。綜采作業期間輸送機保直是高效運行的關鍵所在，但是受到礦井下地質條件復雜、無法可視測量等方面的影響，使得輸送機“保直”難度相對較大。再加上當前使用的液壓支架在運行動作方面難以保持完全一致，使得礦井工作面的直線度控制難以達到預期要求。此外，現階段我國對于輸送機自動找直技術的研究相對較少，使得智能綜采模式的開展受到不同程度的影響。

3.煤礦智能化綜采技術發展

為實現對煤炭領域的智能化發展，可結合以下方向來發展智能化綜采技術：（1）智能裝備技術。即做到對工作面自動找直、煤巖識別、無線通信等技術的深入研究，進一步提升綜采作業期間信號傳輸的穩定性，并以更為智能的采煤設備來支撐綜采作業的高質量開展，通過對自動找直技術研究的繼續加深，實現對刮板運輸機的自適應控制。（2）智能導航技術研究。未來繼續加大對開采設備自動定位技術的研究，將導航、光電與計算機等技術集成應用，在進一步提升智能化綜采控制水平的同時，以更為科學的三維空間定位來支撐綜采作業的順利進行，并有助于提升地質勘探質量。（3）巡檢機器人研究。未來煤礦機器人的研究勢必會成為熱門研究方向[5]。巡檢機器人的開發能夠有效取代以往人工維護、管理工作面的工作，將相關智能傳感器安設于機器人上，結合智能邏輯控制來實現對綜采工作面的智能化巡檢，真正實現煤礦開采作業的無人化、智能化開展。（4）智能化掘進技術。即做到繼續加大對掘進設備的研究力度，結合對未來我國煤礦開采發展的預測，重視對協調、高效、連續掘進工作面的打造，實現以智能化綜采來支撐我國煤炭行業的可持續化發展。

結束語：

綜上所述，現階段我國煤礦綜采的智能化發展已經成為必然，諸多先進技術的應用也為提升煤礦綜采效率、質量以及安全提供重要幫助。但是在多方面條件的限制下，目前智能化綜采發展仍有些許問題亟待解決。鑒于此，未來需繼續加大對智能化綜采領域的研究力度，在明確智能化綜采發展方向的基礎上，通過開發更為穩定、可靠的技術來支撐煤炭領域的智能化、無人化發展。

參考文獻：

[1] 徐建軍， XU， Jian-jun，等. 煤礦智能化綜采技術現狀及展望[J]. 陜西煤炭， 2017， 03（v.36;No.168）：23+54-57.

[2] 和蘭根. 煤礦智能化綜采工作面設計初步探究[J]. 能源與節能， 2020， No.183（12）：18-19+91.

[3] 高有進， 羅開成， 張繼業. 綜采工作面智能化開采現狀及發展展望[J]. 能源與環保， 2018， 40（011）：P.167-171.

[4] 靳鵬飛. 煤礦綜采工作面智能化技術及裝備發展研究[J]. 能源與節能， 2019， 000（003）：140-141，143.

[5] 王國法， 龐義輝， 任懷偉. 煤礦智能化開采模式與技術路徑[J]. 采礦與巖層控制工程學報， 2020（1）：1-15.