煤礦智能無人采煤技術的研究

【摘 ?要】無人工作面工程具備非常強的綜合性特點。基于煤炭領域的不斷進步，人們日益關注煤礦生產的安全以及可持續發展問題。鑒于此，無人采煤技術不斷發展。可以說，煤礦智能無人采煤技術屬于創新應用一系列科技的結果。為此，本文分析了煤礦智能無人采煤技術的優勢、組成部分，以及煤礦智能無人采煤技術的發展措施。

【關鍵詞】煤礦;智能;無人采煤;優勢;發展

隨著我國經濟的不斷發展，對于煤炭資源的需求也是越來越多，我們國家的煤炭資源十分的豐富，分布也是十分的廣泛，但是煤礦開采的技術仍然很陳舊，嚴重影響了開采的效率，需要對于開采技術進行革新，使用全新的技術，所以在許多煤礦開始使用綜采工作面的無人化開采技術，效果也是十分的顯著。

1.影響煤礦綜采工作面無人化開采情況

（1）環境因素

在使用無人技術來開采煤礦的時候，會受到環境的嚴重影響，在地層含有很多的瓦斯、積水等，都會嚴重阻礙煤礦的正常開采。

（2）技術因素

在開采煤炭的時候，使用了自動化的開采技術，可以大大提高開采效率，但是和人工相比，在識別煤巖分界、煤巖識別的過程中還仍存在差距，不能模仿人的正常運作，相關的技術仍然在研究中，所以遇見開采面較為復雜的時候，無人化的開采技術難以實現。

（3）設備因素

使用無人化開采的過程中，需要使用大量的機械，要保證使用的機械具有很高的自動化水平，可以穩定的運行，比如說，采煤機可以實時的進行故障的診斷，要具備記憶截割的功能。使用綜采無人化技術的時候，要及時的檢測到開采機械的情況，保證和操作人員的實時溝通，實現健康延遲的目的。

2.煤礦無人開采工作面的相關技術

（1）煤巖的自動識別

在使用無人開采技術中，煤巖的自動識別是十分重要的，也是無人開采技術的重要組成部分。自動識別技術采用了紅外線、紫外線、超聲波、雷達探測等的方式，可以及時將煤炭和巖石分別，使用的技術就是記憶程序控制系統以及震動頻譜傳感系統，這兩個技術相比，記憶程序控制系統更為重要，可以分辨出煤巖的分界，而震動頻譜系統主要是應用于巖石十分復雜的區域，可以將底下的具體情況通過頻譜的方式展現出來，來幫助相關的操作人員使用無人開采技術來開采煤炭。但是由于目前的技術瓶頸煤巖自動識別技術在巖石較多的地方識別的效果不好，所以在未來的研究方向中，要更大的提升煤巖傳感器的自動識別功能以及更加穩定的控制方面，這樣就可以使用綜采工作面無人化開采應用于更多的場景中。

（2）采煤機自動尋址技術

機定位系統采取優化，主要是以下幾個方面：

①要建立一個采煤機的動力模型，由于地質情況是不確定、隨機的，所以采煤機的設計要符合復雜多變的地質情況、水文狀況等周邊環境，所以要建設一個完整的采煤機動力模型，保證采煤機在工作的時候是一個更好的狀態，所以需要許多的數據來更好的反映采煤機的工作情況，對于采煤機的設計人員也提出了更高的要求。

②保證數據的精確。對于采煤機的正常運行，制造的企業需要給動力模型提供更多的數據支持，比如說采煤機的運動時的加速度、位置坐標的改變，在這個基礎上建立一個高度自主地定位系統來保證采煤機運行時的整體穩定。

③采煤機的慣性傳感器和日常的工作息息相關，由于地質條件的不一樣，不同的定位模式也會使得采煤機的工作情況不同，要使用模擬采煤機工作時的情況，使用航位推算補償法，把各個影響因素進行考慮，這樣的話，可以設計一條比較合理的采煤機運動路線，來更好的減少誤差的發生，但是由于相關技術的不成熟，所以實際的效果并不明顯，需要加強航位推算系統的工作，用相關的位置計算，來保證采煤機的位置準確。

（3）采用智能開采技術

無人化開采技術組成的部分主要是智能檢測、安全情況分析、自主判斷等的系統。使用智能檢測技術可以將采煤機的所有行為處于監控中，更好的幫助采煤設備的內部情況實時反饋給操作人員。自主判斷是一個決策系統，可以實現地上和地下的雙向傳遞，來保證無人采煤的智能化。智能開采系統搭載了一個資源豐富的數據庫，可以幫助生產提供可視化的三維數據，提高了無人采煤的直觀性，加強了煤礦無人開采的信息建設，相關的工作也會更加的真實、準確。但是相關技術還未成熟，所以需要組織協調、維護，幫助開采技術更好的發展。

3 煤礦智能無人采煤技術的組成部分

（1）采煤機智能定位系統

定位煤機的關鍵技術是電磁感應技術、超聲波探測技術、紅外探測技術等。而整體采煤工作的主機是采煤機。當今定位煤機的智能技術依舊較為稚嫩。為此，采煤機智能定位的重要技術在于采煤機自主定位的實現。而要想有效開發此系統，應做好下面兩點：一是建構采煤機動力模型，采煤工作面臨的環境非常多樣和復雜，建構適宜的采煤機動力模型，確保采煤機在適應開采條件的基礎上運行的穩定性。這要求對很多動態數據進行參考，且有效兼顧實際的地理環境，考慮影響傳感器的全部因素，據此建構采煤機運行軌跡。并且在采集和分析大數據的前提下科學建構采煤機動力模型。二是實現動態目標速度與位置的精準確定。提升計算的量、精度以及轉換坐標，分析高效、科學的求解策略。除此之外，還需要建構地下電子導航數據。比較地圖數據庫數據與搜集的采煤機運行軌跡數據，從而實現地圖的正確匹配。同時，在監測收集信息之后，結合地下電子地圖對采煤機的運行進行實時監測。

（2）定位煤機系統和三級配套系統

綜采工作面完成的工序需要借助可彎曲刮板輸送機、自移式液壓支架、雙滾筒采煤機。為了方便頂板維護，基本應用及時支護的液壓支架支護方式，采煤機首先進行割煤，再滯后采煤機8- 12臺支架移架，然后再滯后移架8- 12架移動刮板輸送機。為了使智能化的輸送機推移、移架、割煤過程實現，需要準確定位采煤機，如此一來，才可以確保按部就班地開展采煤工作。當今，定位采煤機的技術有紅外探測技術、電磁感應開關盡管一些煤礦開展了相應的試驗，可是依舊需要深入探究。技術、超聲波探測技術等。

（3）調高滾筒搖臂系統和辨識煤巖分界系統

煤跟巖石存在較大差異的硬度系數，倘若采煤機割巖石，那么其截齒將被損壞，要么會更換滾筒。為了全部采出整層煤，需要結合搖臂調節采高。為此，在采煤機進行割煤時，需要密切配合滾筒搖臂調高系統與煤巖辨識系統。

4，結語

綜上所述，對于煤炭行業的發展來說，智慧煤礦的發展和建立是該行業發展史上的一次技術革命，也是該行業進行轉型的戰略目標。在進行智慧煤礦的建立過程當中，智能化開采是非常重要的核心技術。因此在新時代的發展下，應當總結過往發展的經驗，利用目前的新技術新科技不斷提高核心技術水平。并且建立數字化的礦山，在開采的過程當中，將高效開發的技術和清潔技術進行結合和創新對管理部門進行改革，運用信息化，數字化等先進的科學技術對傳統的煤炭行業進行改造和創新。這樣才能夠實現智慧煤礦的高效綠色發展，促進煤炭行業的進步，為我國社會經濟的發展提供有利的支持。

參考文獻：

[1]沈靜偉.煤礦井下掘進機電設備的節能環保技術探析[J].機械管理開發，2018，33（08）：243-244.

[2]張科學.綜掘工作面智能化開采技術研究[J].煤炭科學技術，2017，45（07）：106-111.

作者簡介：

劉金成（1990），男，黑龍江綏化人，采煤專業 助理工程師，2016年畢業于黑龍江科技大學 采礦工程專業。