煤礦智能化綜采工作面系統設計與應用探討

晏鵬程

摘要：隨著科學技術的發展，為了提高采煤效率，保障采煤業的安全，需要越來越多的智能采礦系統的自動化程度也在不斷提高。本文在現有技術和礦業數據的基礎上，探討了智能化綜采工作面系統的工作原理，為礦區營造更安全、更高效的開采環境，促進新型動力能源的開發。

關鍵詞：煤礦;智能化綜采工作面系統;設計應用

前言：隨著經濟和社會的發展，我國煤炭開采技術還不成熟，煤炭工業正由勞動密集型產業向資本密集型和技術密集型產業轉變。在實現綜合機械化的基礎上，煤炭開采技術逐漸向智能化、自動化方向發展。隨著可持續發展理念的傳播，國內煤炭企業越來越重視技術進步和技術改造。智能綜合采煤可以有效地提高煤炭生產質量，降低勞動者的勞動強度，充分發揮先進設備的效率，全面提高煤炭效率。本文從某礦區煤炭生產現狀出發，研究了綜采工作面自動化系統的功能實現，以期為煤炭行業的發展做出積極貢獻，實現綜合采煤工作的綜合自動化和智能化。

一、現狀

（一）智能綜采工作面系統的開發過程

煤礦開采是一個復雜的過程，礦山的工作環境十分復雜。與其他普通行業相比，煤炭行業的智能化建設相對困難和落后。目前，在某礦區建立智能化綜合采煤工作面系統仍存在許多問題。智能綜采系統在該礦區的功能不斷得到提高。基本建成了生產能力，基本實現了自動化生產。然而，在智能技術的應用方面仍然存在許多缺陷，例如大數據和云計算。目前，采煤中常用的采煤機、液壓支架、刮板輸送機和裝配機以及組合開關等技術大多具有數據通信和遠程控制功能。同時，可以充分利用信息網絡系統和各種接口進行雙向數據傳播。智能化綜采工作面系統的開發經歷了一個漫長的發展過程，并得到了優化和成熟。

（二）面臨的問題

目前，智能化綜采工作面系統還不穩定，存在許多亟待解決的問題。一是煤炭綜合開采的工作環境惡劣。采煤工作環境往往位于地下幾百米深的地方。二是采煤地質環境復雜，穩定性差。相位相關技術在復雜的環境中難以得到廣泛的應用。每個礦區的實際情況并不相同。第三，設備控制系統設備的廠商在軟件協議、冗余功能等方面的標準不一樣，存在巨大差異，難以實現市場標準的統一，給集中式監控設備帶來了困難。第四，由于實際開采環境復雜，設備的設計需要完全分為防爆要求、技術難題。目前，國內外智能綜合開采技術已實現跨越式發展，進一步指出了煤礦開發的發展方向。煤礦智能化綜采工作面智能采煤系統仍需克服采煤機定位檢測、工作面自動矯直等關鍵技術問題。在具體的煤礦開采工作中，智能綜采工作面系統是在原有采煤數據的基礎上進行自動化、高效開采。因此，為了保證支承刮板輸送機在最佳工況下的受力，工作面應與煤礦巷道成一條直線和正交線，工作人員應結合GIS數據獲得正確的定位和運動參數，以幫助采煤機實現自動導航并將其轉移到液壓支架控制系統中。

二、系統設計

綜采工作面信息系統是為煤礦井下和地面生產管理人員服務、建立安全高效生產的現代化信息系統而建立起來的煤礦采煤機、配套電液控制系統和工作面通信控制系統。目前，礦井智能綜采工作面的系統結構主要由多工面集成和數據上傳網絡組成。是一個由生產檢測系統、數據分析、專家分析和報告分析以及具體的業務管理組成的復雜系統。第一步探測系統是基于采煤生產條件的工作面綜合檢測系統，主要包括綜采面的數據檢測、沿溝槽的卷帶機檢測和煤炭主運輸系統檢測，主風機檢測以及生產執行系統檢測。采集試驗數據后，數據采集的下一步要同步進行，采集數據豐富數據庫并進行深入分析，最終將直接影響采煤的報表分析、經營管理、設備維護和功能分析。綜采工作面智能控制系統的集成，主要是基于工作面的智能控制。同時，對采煤機、托架電液系統和工作面“三臺機器”的控制系統進行了集成。該集成系統為地面調度中心的綜采工作面建立了監控平臺，實現設備檢測、診斷和數據分析、數據發布等功能。首先液壓支架智能控制系統是基于支架電液控制系統的標準，通過增加多種傳感器實現智能控制功能。它配備了支持控制器、驅動器、傳感器等各種信號轉換器、地面監控中心服務器等儀器。采煤機的智能控制系統通過工作面上的視頻系統來實現采煤機定位和視頻跟蹤。它可以通過工作面巷道的長距操作平臺來控制風速，并可根據特定的速度和程序實現變速箱的自動運輸。第二，這種智能化作業系統要求采煤機具有更成熟、更強大的參數檢測、檢測和控制、定位、主動采煤機與運輸系統自動協調、緊急停機等功能。刮板輸送機智能控制系統是在綜合利用工作表面刮板機、裝載機和破碎機等機械的基礎上建立起來的一種集中在線監測系統。第三，泵站智能控制系統是一個具有各種傳感器的智能系統，提供狀態報警和保護，電控液壓系統能實現泵站的空載啟動和停止，最大限度地減小系統壓力波動，實現液體瞬時供應的最大化。

三、結束語

智能綜采工作面系統是煤層開采技術在適宜條件下的高效發展方向，而智能化、自動化、安全、高效的煤礦開采是時代的需要。目前，智能綜采工作面生產在部分礦區已進行了應用和探索，綜合機械化采面智能系統取得了較大的發展，經濟效益和科學效率得到了明顯提高，但除人工干預外的全自動化與全智能化處理之間仍存在一些差異。今后，必須致力于建立更加成熟、全面的煤礦智能化綜采工作面系統。

參考文獻：

[1]黃樂亭，黃曾華，張科學 . 大采高綜采智能化工作面開采關鍵技術研究 [J]. 煤礦開采，2016.21（02）：5-6.

[2]李鐵蓮，羅昌績，礦井綜采工作面自動化系統方案研究 [J]. 能源與節能，2014（08）.

[3]張良，李首濱，黃曾華，王旭鳴，煤礦綜采工作面無人化開采的內涵與實現 [J]. 煤炭科學技術，2014（09）.