解析智能化采煤工作面協同開采技術

張海東

（山西蘭花科技創業股份有限公司唐安煤礦分公司，山西 晉城 048400）

近些年來隨著技術的不斷發展，智能化推進已經成為煤炭工業生產的重要方式?；诖?，在資源開采上質量和效率都有了顯著的提升，且為技術的改進提供了極為有利的條件。如今，這樣的一種高效的開采方式已經逐漸地成為我國能源類產業科學化發展的重要技術，為產能調控和行業優化發展提供了極為有利的條件。

1 協同開采技術思路

基于回采工作面三維精準地質模型等的應用以及智能監控的設置，以推進采煤機與液壓支架等的協同運行，從而為多源異構數據的共享提供有利的條件。借助于各類設備實際的運行狀態對所構造的三維模型進行優化，具體來說，主要是基于截割曲線等的操作對工作面進行相應的布置，而后對采煤機進行自動化的控制，在刮板輸送機自動調直技術的大力協作下，即能穩定高效地推進智能化透明精準開采的實施。以上所談到的技術體系主要涉及到對地質的精準建模處理和設備的精準控制，以推進安全高效的開采。就拿三維精準地質建模技術來說，其是推進煤層和工作面建模分析的重要條件，且是技術操作持續優化和開采工作科學高效推進的重要基礎。采煤機精準控制技術主要包括感知與監控系統和遠程設計系統等，能夠推進技術應用與液壓支架精準控制技術的融合，針對煤炭資源的遠程控制或是對工作面的無人化操作等都能智能便捷地實施[1]。

2 協同開采關鍵技術

2.1 三維地質建模技術

在推進煤炭資源智能開采的過程中，三維精準地質建模技術有著極為重要的基礎性作用，其主要是在鉆探和物探以及采掘等多種工程信息數據的支持下運行，基于軟件對各類數據進行綜合分析和動態修正，是地質模型構建以及后續運行穩定高效推進的重要基礎。該技術的整體情況可參考圖1，三維網格圖見圖2。在得到煤層底板高程等相關的數據之后，基于地震剖面等參數即能對開采煤層的厚度進行預測。不存在鉆孔和地震剖面點的部位，一般可基于勘探所得到的具體數據進行?；谶@些所獲得的數據信息以及所構建的模型，即能為后續的開采和生產提供針對性的指導和輔助。付村煤礦3 上1006 工作面精細建模過程如圖3所示。基于相應的運算系統生成所需的三維形式的地質模型，在與生產現場實測生成的模型融合，以為精準的處理提供切實的保障。如此以來，最終所呈現出的技術操作的效果也會更為理想。在得到這些信息以后，基于以太網傳輸給采煤機生成自動截割的軌跡線，與此同時還應加強雷達探測技術的應用，為地質數據以及模型的動態修正提供有利的條件。如此以來，即能更為精準的三維模型的構建提供切實的保障[2]。

圖1 三維精準地質建模技術路線

圖2 三維網格圖

圖3 自動截割流程

2.2 采煤機精準控制技術

對該類技術的分析主要是基于二代DSP電控系統采煤機進行，該設備產自上海，所呈現出的性能較高。其中涉及到識別技術和記憶技術，在獲得測定數據的條件下形成三維地理模型。就現實性的情況來看，基于煤巖識別技術即能進行動態化的修正，其中，涉及到的對采煤機的設計和控制也能科學的進行，這就為精準采煤等高效開展提供了極為有利的條件。

2.2.1 采煤機感知與監測系統

采煤機在運行的過程中應加強與工作面液壓支架以及刮板輸送機等的協同控制，以推進高質量的智能化運行。作為采煤機重要的感官系統，感知與監測系統監測著系統運行的基本情況，且能感知到設備運行過程中環境的大致情況。采集到的數據和控制指令主要是通過設備內部的神經系統發出，而后在特定的網絡體系下完成傳輸。一般情況下，通過精細的監控，即能確保采煤機等設備運行的穩定與安全，后續的精準控制也能針對性地施加影響。

2.2.2 采煤機控制與遠程設計系統

遠程控制是通過巷道中布置的控制站進行，相關的處理往往有著較為精密的設置，以完成數據的上傳和各種形式的控制，在精準化操作方面有著突出的表現。對于智能化工作面來說，相應的遠程控制是一個協同控制的過程，具體操作的過程中應密切關注設備特定的控制系統，且應做好集中監控等的布置，以切實地保障系統運行的穩定性和安全性。借助于所構建的智能化平臺融合各子系統，進而在與工作面視頻監控系統的協調下推進對工作面設備的遠程控制。

就當前的基本情況來看，采煤機各類設備的運行都是基于智能化平臺實施。例如其中的遠程監控站和上位機智能化平臺，這些系統的運行多是通過ModbusTCP、ModbusRTU、OPC 等推進，其中涉及到諸多的軟件操作和技術控制，就拿OPC來說，其在微軟OLE的技術基礎上生成，在系統運行控制上有著突出的表現，但因相應的應用存在著較多的繁瑣操作且現實性的操作并不靈活，因此其在監控系統中多用于對具體數據的監測上，涉及到的對設備的控制，通常會用到其他技術。一般情況下，遠程監控站和第三方集控平臺的通訊是通過其他一些既定的通訊設置進行，因此其保密性工作務必要確保精細安全。在對巷道遠程控制的過程中，工作面智能化平臺是主站，遠程監控平臺則起輔助的作用，基于二者之間形成的參數和數據格式進行通訊，從而高效地推進對開采過程的實時監控和精準控制[3]。

2.2.3 采煤機自動截割系統

該系統主要包括記憶學習、自動截割、自動中斷、在線修改等4部分。相應的系統流程如圖3所示。

2.2.4 采煤機地質模型接口系統

采煤機要想自動化操作，通常應預先對三維地質模型進行修正優化，而后才可進行深層次的各項處理，而這也是相關操作便捷高效推進的重要基礎，其作用不可忽視且應精細規范地落實到位。通過所構建的智能化平臺，能夠高效地推進設備的精細處理，通過所得到的數據信息，即能構建起應用于開采施工的三維地質模型。而后通過相應的識別技術對所構建的模型進行修正優化，在優化模型的基礎上即能高效地對采煤機截割操作進行設計，后續的對采煤機的精準化截割控制即能科學規范地展開[4]。

2.3 液壓支架控制技術

該類技術應用的過程中應做好移架調直技術的布置，通過計算移架目標值完成相應的調整和優化，從而為細節方面的精細化處理提供基礎性的保障。其中，最大移架距離主要指的是支架達到最大量程，基于設備滾筒的截深進行相應的精細計算，以得到所需的數據信息。需要注意的是，在工作面確定的條件下，相應的參數一般是固定不變的定值。最小移架距離則是人為設定的一個參數，是基于調直過程所呈現，所得到的數據信息對于推進工作面便捷化操作來說有著極為重要的作用。但應注意自動調直可能造成的不良影響，以確保采煤生產的質量和效率。

3 實際應用效果分析

3.1 工作面概況

本文所引用的案例是一處煤礦，基于對工作面的試驗分析，以推進對設備的升級改造和智能化的開采。就具體的情況來看，該處工作面的平均煤層厚度為5.4m，地質條件良好。基于此，即可按照既定的要求穩定地推進自動化工作面的構建，工作面的配套設置如圖4所示。

圖4 工作面配套設置

3.2 應用效果分析

該處工作面主要是在三維精準地質模型等的構建分析進行，同時還涉及到對具體現實情況的探究和實踐。以往的人工操作不僅效率低下，而且精準度也不高。基于系統自動的規劃以及高效的遠程輔助即能極大程度地提升開采的效率，以往所存在的人工較高的勞動強度即能得到大幅度的降低，采煤作業的安全性和穩定性都能得到切實地提升?；谝陨霞夹g和平臺，該煤礦預計新增產值約5600萬元，所呈現出的經濟效益顯然是極為可觀的。

4 結論

（1）基于三維地質模型等推進的透明開采技術有著較強的綜合性，其中涉及到的精準控制技術等的操作務必要保證科學與規范，以為采煤作業的精準化實施提供切實的保障。三維精準地質建模技術有著極為重要的應用價值，其主要是基于鉆探和物探以及測量等獲得技術應用的各類信息，而后構建起精細規范的三維模型，在技術高效應用和采煤作業高質量推進的過程中有著極為重要的促進作用。

（2）相應的精準控制技術應用的過程中主要會用到監控系統和遠程設計，通過系統與液壓支架精準控制技術等的聯合運作，以推進高效的智能化的控制，所呈現出的開采效果以及質量相對來說會更為突出，是采煤作業精準化推進的重要基礎。

（3）智能采煤工作面協同開采技術有著更為顯著的綜合效果，且能夠在設備自動化控制上體現出較強的應用性能，因此將其應用于采煤作業有著很強的現實價值，但應注意技術協作的環境和條件?；趯ο到y中各類技術的高效融合，即能實現對采煤作業的高效控制，所呈現出的綜合效益也會更為突出。