綜采工作面智能開采關鍵技術實踐

侯本猛

兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦 山東菏澤 274700

為了全面提升我國開采煤礦資源的整體利用率，需要充分意識到應用綜放綜采智能化開采技術的重要性，不斷優化煤礦開采技術，確保開采工作效率和質量，從而提升煤礦企業在市場的核心競爭力。

1 綜采智能化工作面開采關鍵技術特征

首先，液壓支架智能化控制，形成移架狀態自動決策控制、超前壓力預報、耦合系統監控、記憶時序控制、噴霧降塵自動化等。其次，智能化控制采煤機，主要表現為采煤機位置精準定位、自動規劃運行軌跡、滾筒高度自動化調節、自動化防碰撞、故障事故自動化診斷等，同時，根據工作面的具體產量，運輸機的工作負載、工作面地質環境等方面的因素，實現對綜采智能化工作面的全面智能化控制。最后，工作運輸設備實現負載、啟動及運行狀態的智能化監控，機尾可達到自動張緊的效果，各種類型的運行參數均可實現自動化控制。

2 薄煤層綜采智能化工作面開采關鍵技術要點

2.1 液壓支架跟機自動化控制

成套綜采液壓支架主要包括中部支架、過渡支架及超前支架，其基本結構型式為兩柱掩護式，雙前后連桿、整體式頂梁底座及雙平衡千斤頂結構，結構件主要采用Q890 高強度材料，減小支架的質量，提高其內部空間。液壓支架采用超大伸縮比立柱，以提高支架對煤層高度的適應性，側護板雙向可調。支架工作阻力為8000kN，支護強度為0.78-0.89MPa，推移步距為890mm。通過工作面智能控制系統、視頻監控系統，以及壓力、行程、角度等傳感器，實時監測支架支撐壓力與姿態，實現自動壓力補償，保持良好的支護效果；推移位置分段控制、自動工作面調直及支架空間姿態實時調節；按照采煤工藝要求實現工作面“三機”同步聯動，與等高采煤機自動實時跟機作業[1]。

2.2 遠程干預采煤機及記憶割煤

以示范刀上所記錄的滾筒運行高度軌跡、滾筒姿態參數、工作面參數等作為基礎，開展智能化運算，構建成記憶截隔模板的方式，在自動化截隔過程中對誤差進行不斷修正，實現采煤機加減速、調高及臥底的自動化控制，井下技術人員可在回采巷道位置對采煤機實現遠程干預。

2.3 智能設備列車及控制系統設計

工作面運輸巷中的動力負荷中心、泵站、電纜液管、工具箱、集控中心等布置在智能設備列車上，實現設備列車與工作面截割、運輸以及支護設備快速聯動，以及60m 電纜與液管的自動收放。該設備總長約260m，主要有錨固牽引裝置、自移軌道、推移控制系統、38 臺自移式平板車、遠程遙控電液控制系統以及30 臺自動伸縮管纜裝置組成。錨固牽引裝置與自移式平板車互為支點，通過推移與遠程電液控制系統進行操作，實現設備列車整體前移，1 個循環過程大約需要4min，移動步距約3.0m。該設備列車無需鋪設軌道、人工高空懸掛電纜與液管、移動絞車等繁重工作[2]。

2.4 超前支護及巷道設備遠程遙控

以端頭支架作為基礎，構建出鄰架控制命令，啟動轉載機控制器，準備階段操作有效控制，控制器發出聲光報警，在端頭支架完成轉載機控制器執行、推溜等操作，實現轉載機自動移動的功能。

2.5 泵站系統遠程控制

以網絡傳輸技術、系統平臺等作為基礎，形成智能化供液控制系統，推動實現根據需求進行液壓的控制和一體化聯動控制，電磁卸荷、智能變頻聯動控制，特別是將薄煤層工作面存在的變流量恒壓供液的難題較好解決，構建出多級過濾體系，形成清潔度較高的供液保障機制，保證工作面液壓系統實現高質量的用液安全性。

3 大采高綜采智能化工作面開采關鍵技術要點

3.1 綜采工作面采煤機智能化技術

在開采的過程中，液壓支架和采煤機是主要的工作設備，但從這些設備智能化技術來看，主要技術為：工作面礦壓大數據智能識別分析技術、采煤機記憶截割技術、等技術，其中在定位技術當中，已經取得效果的是機器視覺測量定位技術、紅外制導技術能夠將開采過程中工作面煤壁、頂板和采煤機之間的耦合關系展現出來，在回采中形成自動記憶截割及液壓支架自動跟機體系，是當前開采面開采關鍵技術。

3.2 綜采工作面支護智能化技術

從目前綜采工作面支護情況看，液壓支架支護是常見的支護技術，從液壓支架支護技術智能工作實際應用來看，其中最重要的技術是：液壓支架智能化自動跟機及推溜。當前，智能化水平取得了較大的進展，在應用了液壓支架后，支護效果良好，但是在液壓支架智能化應用依然有著較大的提高空間，從回采智能化技術進展來看，可以進行更為深層次的優化，提升綜采工作面智能化水平[3]。

3.3 綜采工作面運輸系統智能化技術

從目前礦井運輸系統智能化進展來看，主要是原煤運輸，從實際情況看，原煤運輸智能化對綜采工作面空間影響較大，從發展情況來看，原煤運輸設備采取一鍵啟停功能，全面實現綜采工作面運輸智能化發展。

3.4 視頻監控智能化技術

視頻監控是綜采工作面智能化發展的關鍵。綜采工作面相對于煤礦井下其他工作面的特點就是其視頻晃動非常明顯，粉塵大，影響遠程視頻的效果，所以，通過實時數據采集傳輸至集控中心，顯示工作面傾角、采煤機的仰俯角、采高、臥底量、液壓支架姿態、工作面頂板煤壁等工況參數的非線性規律關系，探索基于高清視頻監控智能化技術的綜采工作面高清成像研究，是更好提升綜采工作面視頻監控智能化水平的關鍵。

4 結語

針對傳統綜采作業方案存在的綜采效率低、安全性差的問題，對智能化綜采技術方案進行了論述。為實現井下智能化綜采作業奠定了基礎。