綜采工作面智能開采關(guān)鍵技術(shù)思考研究

（山焦集團華晉焦煤有限責任公司沙曲一號煤礦 山西 033300）

科技的飛速發(fā)展使許多先進技術(shù)都被應(yīng)用到煤礦開采中，在具體開采期間，要做好綜采工作面智能開采關(guān)鍵技術(shù)的探討，進而為煤礦開采提供支持，提高煤礦產(chǎn)量。

1.煤礦開采面臨的問題

（1）作業(yè)面環(huán)境惡劣，攝像儀器在應(yīng)用過程中的清晰度容易遭受水霧、粉塵等各項因素影響，特別是逆風采煤時，操作人員無法看清煤巖界面的具體情況，因此，采用遠程視頻對采煤機運行狀態(tài)干預(yù)難度較大。

（2）液壓支架在具體應(yīng)用時難以達到理想效果，其只可以被應(yīng)用在作業(yè)面階段性應(yīng)用，不能將其作為一種主流模式長期運行，只能被用于少數(shù)礦區(qū)內(nèi)，造成這一問題的原因是采用的支架跟機自動化程序，以及參數(shù)及流程都過于單一，難以適應(yīng)多變作業(yè)面環(huán)境[1]。

（3）采用記憶截割技術(shù)時，采煤機在運行時無法適應(yīng)作業(yè)面煤發(fā)生的變化，因此，采煤機記憶切割只能適合應(yīng)用在條件相對簡單的作業(yè)面上[2]。

（4）缺少監(jiān)控系統(tǒng)，在采煤期間，仍需要現(xiàn)場作業(yè)人員依據(jù)作業(yè)面具體情況，采取人工方式對煤礦開采中采用的各項設(shè)備調(diào)整。

2.以姿態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的液壓支架控制技術(shù)

液壓支架式煤礦綜采作業(yè)面中的一項重要設(shè)備，如果在實際煤礦開采期間，若遇到綜采作業(yè)面發(fā)生起伏不平現(xiàn)象時，底座與頂梁可能會出現(xiàn)縱向和橫向傾斜問題，液壓支架在升架、推移刮板輸送機等各項環(huán)節(jié)期間，各個過程與圍巖作業(yè)面為耦合關(guān)系，因此，在煤礦開采期間，為了更好的適應(yīng)采場期間危巖在采煤作業(yè)時發(fā)生的具體變化情況，液壓支架頂梁在煤礦開采時，會發(fā)生仰、俯狀態(tài)，為了確保煤礦開采作業(yè)順利進行，減少非必要故障，要保證開采中采用的液壓支架姿態(tài)信息始終都處于可視化控制狀態(tài)，特別是避免咬架、傾倒、碰撞、拉架等各項內(nèi)容中[3]。

基于總線通信方式姿態(tài)傳感器測量系統(tǒng)，要將液壓支架、頂梁、連桿底座地等各個位置處安裝姿態(tài)傳感器，通過對其進行應(yīng)用，完成對橫軸和軸承方向各項角度數(shù)據(jù)的測量，同時，差距傳感器總線利用各自測量的角度數(shù)據(jù)精準的傳輸?shù)揭簤褐Ъ芸刂破鱗4]。液壓支架控制器全面結(jié)合支架主體結(jié)構(gòu)件機械模型，對液壓支架底座、互幫狀態(tài)、支架高等各項信息內(nèi)容加以計算，取得精準的計算結(jié)果，通過動態(tài)方式監(jiān)測液壓支架姿態(tài)情況；通過動態(tài)方式控制支架的具體狀態(tài)，更好完成開采作業(yè)。

3.以姿態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的采煤機記憶截割

記憶切割主要分為以下幾段：

記憶學(xué)習。記憶學(xué)習是采煤機在運行過程中，對采煤機在割煤作業(yè)開展中的內(nèi)容進行分析、掌握采煤作業(yè)參數(shù)，對工藝段內(nèi)容進行保存。

記憶割煤。記憶割煤指的就是依據(jù)記憶數(shù)據(jù)進行自動割煤，完成煤礦開采作業(yè)[5]。

記憶中斷。記憶中斷指的是在進行記憶截割時遇到了異常問題，此時，要暫時中斷記憶截割，然后通過手動方式開展割煤作業(yè)。

記憶修改。記憶截割期間，采煤工作面會隨著時間發(fā)生變化，因此，要從實際情況出發(fā)，對采煤機滾筒的牽引速度或高度進行適當調(diào)整，完成調(diào)整后，要精準記錄各項數(shù)據(jù)，然后將原記憶數(shù)據(jù)進行覆蓋的一個過程。

(1)測量采煤機姿態(tài)

目前，我國的自動化工作面采煤機通常都要安裝傳感器，該傳感器在應(yīng)用過程中的關(guān)鍵作用就是測量搖臂高度；位置編碼器安裝在行走部位，通過對位編碼器的應(yīng)用可以將采煤機在應(yīng)用時的行走位置進行精準測量，測量精度可以達到厘米級，這一精度可以滿足煤礦開采作業(yè)要求；對位編碼器在實際應(yīng)用期間能夠完成煤礦開采作業(yè)中采用的采煤機身傾斜角度，以及左右傾斜角度情況的測量，通過測量獲取到的各項數(shù)據(jù)內(nèi)容都可以作為采煤機記憶切割作業(yè)時需要應(yīng)用的各項參數(shù)，完成上述操作后，全面結(jié)合采煤機具體結(jié)構(gòu)模型，能夠完成對采煤機具體姿態(tài)情況的精準測量[6]。

(2)記憶學(xué)習

該過程中就是通過人工方式進行示教，因為操作人員通過對采煤機中的遙控器進行應(yīng)用，完成對采煤示范切割，在該過程中能夠依據(jù)采煤作業(yè)的具體情況，制定出一套符合煤礦開采作業(yè)的循環(huán)過程，通過循環(huán)過程，完成相應(yīng)的采煤作業(yè)。煤礦開采期間，操作人員要依據(jù)具體情況，科學(xué)調(diào)整煤礦開采作業(yè)中采用滾筒的高度，具體調(diào)整期間，為了確保調(diào)整的合理性，以及后續(xù)煤礦開采作業(yè)段而順利進行，進行調(diào)整作業(yè)時，要充分考慮液壓支架移架速度，刮板輸送機負載能力，采煤機牽引速度等各項因素帶來的影響。

開采煤礦期間，通過對性能良好的采煤機的應(yīng)用，能夠進行記憶切割，然后將記憶數(shù)據(jù)依據(jù)采煤機位置和方向的不同段，煤礦開采時，為了確保整個開采作業(yè)順利進行，確保開采作業(yè)的安全性，以及整個作業(yè)的順利進行要，要預(yù)留多個采煤工藝段，保證采用的采煤機在運行可以實現(xiàn)記憶學(xué)習[7]。

進行采煤機作業(yè)時，受采煤環(huán)境影響，若采煤機運行方向上發(fā)生變化，此時將一個工藝段加入到系統(tǒng)中，采煤機完成切割煤循環(huán)后，系統(tǒng)記憶學(xué)習結(jié)束，完成上述作業(yè)后，保存記憶參數(shù)，再進入到自動模式，采煤機在運行時通過對記憶數(shù)據(jù)進行應(yīng)用，完成后續(xù)切割作業(yè)。

(3)記憶截割

采煤機在進行煤礦開采中應(yīng)用，記憶截割就是采煤機在自動模式下，依據(jù)記憶對各項數(shù)據(jù)內(nèi)容進行全面學(xué)習，通過自動方式對采煤機位置進行切換，進而得到相應(yīng)工藝段，而且要隨著采煤機在煤礦開采中位置的改變，要自動調(diào)整采煤機在運行時牽引速度和滾動高度，從而使自動割煤期間在應(yīng)用過程中，能夠進行記憶截割，一旦遇到異常問題，例如，煤層發(fā)生斷裂，煤層厚度發(fā)生改變等各種對煤層開采，采煤機運行造成影響時，作業(yè)人員要依據(jù)具體情況，采用人工方式干預(yù)，若異常問題在本次煤礦開采切割中出現(xiàn)，此時，要將記憶切割中斷，采取人工手段方式完成割煤作業(yè)，煤礦開采中，采煤機在經(jīng)過異常煤壁后，再開展記憶截割[8]。

若該段煤層的具體狀態(tài)發(fā)生了改變，而且該變化還繼續(xù)下去，方便進入到在線修改模式，操作采煤機的作業(yè)人員對采煤機的運行情況進行操控，系統(tǒng)將采煤機在運行過程中的各項數(shù)據(jù)內(nèi)容精準記錄，然后依據(jù)數(shù)據(jù)，對采煤機在應(yīng)用時的狀態(tài)進行修改，利用新數(shù)據(jù)覆蓋原記憶數(shù)據(jù)，進而自動切割。

4.刮板輸送機彎曲度檢測與工作面調(diào)直

（1）將液壓支架作為基準，在此基礎(chǔ)上制定調(diào)直方法，在實際作業(yè)開展期間，利用液壓支架中的圖像識別、位移傳感器等不同方式，快速、精準獲取到的相鄰支架的各項位置，在采煤作業(yè)時，如果受外界因素影響，要進行移架作業(yè)，為了確保煤礦開采作業(yè)順利進行，要讓煤礦開采中的兩個支架能夠相互對齊，從而實現(xiàn)對液壓支架群組直線度情況的合理控制。

將液壓支架作為基準，采用推移刮板輸送機的方式對刮板輸送直線度進行合理控制。為了實現(xiàn)這一目的，要安裝大量的傳感器，對于安裝的傳感器，為了確保器能夠滿足作業(yè)需求，安裝前要對所有傳感器性能進行檢查，確保其性能良好，對于性能存在問題的傳感器不得安裝，避免完成安裝后再拆卸，影響煤礦開采，降低開采效率。液壓支架相互對齊，這不僅會導(dǎo)致對齊誤差不斷積累，而且在具體工作上，要對絕對參考方向進行調(diào)直處理，因此，容易降低作業(yè)面調(diào)直精度。

（2）以刮板輸送機作為基準的調(diào)直方法被綜合的應(yīng)用在了LASC系統(tǒng)中，在具體應(yīng)用期間，技術(shù)線路與方向都較為明確，在該過程中的原理就是通過對高精度慣性導(dǎo)航裝置進行應(yīng)用，完成對采煤機在運行時的姿態(tài)和軌跡進行全面檢測，依據(jù)采煤機與刮板輸送機之間的幾何約束關(guān)系，利用采煤機在運行時的軌跡，推出刮板輸送機的運行軌跡，進而利用液壓支架修正地刮板輸送機軌。

5.結(jié)語

煤礦智能化開采是一項綜合性很強的技術(shù)，一方面可以包括煤礦自身技術(shù)外，另一方面還包含了的跨專業(yè)和外學(xué)科等多個方面的知識，是一項綜合性前沿的技術(shù)，這是未來我國煤炭行業(yè)在一段時間發(fā)展過程中主要發(fā)展方向，采用煤礦智能化開采技術(shù)可以更好的完成煤礦開采作業(yè)。