煤礦智能化開采技術創新及發展探討

尚亞輝

（山西焦煤西山煤電西曲礦，山西 太原 030200）

以推動我國煤礦工業長遠發展為目的，在煤礦智能化開采技術的應用和創新中，應以提高煤炭工業自動化開采水平為目的，降低生產中安全事故問題的發生風險。向著智能化開采的方向探索，拓寬發展路徑，在智能化開采技術的應用實踐中，立足于當前的行業發展形勢，把握技術要點，推進技術創新，成為了人們普遍關注的話題。

1 煤礦智能化開采關鍵技術

1.1 采煤機工作面遠程人工干預技術

在煤礦生產中，采煤機的運行使用智能化開采技術，是以工作面遠程人工干預截割技術的應用為基礎，實時控制采煤機，掌握采煤機的相關數據，與遠程操作臺相互銜接進行人工干預，控制采煤機。在復雜的環境下，仍舊可以達到理想的采煤機控制水平，利用記憶截割技術判斷地質條件，借助該技術的在線學習功能、在線修改功能，提高自動化工藝的整體水平。整個生產中，各個工序均實現了自動化，在自動化控制中心的管理和指導下，采煤控制、割煤控制等工序均實現了自動化的技術應用目標。

1.2 液壓支架全工作面跟機自動化技術

在煤礦智能化開采技術的應用中，以液壓支架電液控制系統的功能為依托，借助遠程人工干預技術，實現全工作面的跟機自動化目標，其中集中了電液控制系統中的數據信息，獲取液壓支架的視頻，由遠程操作工作人員在監控中心系統中，獲取有關的數據信息。采取人工干預的方式，對液壓支架進行管理，在復雜的環境下控制液壓支架，實現自動化管控的目標。自動跟機技術指的是借助電液控技術，在采煤機工作面的推進中，完成有關的功能，例如自動推刮板輸送機功能、自動移架功能、自動噴霧功能、三級聯動功能。該過程中，自動跟機技術要依據中采工作面液壓支架的位置方向，以及采煤機的運行方向和所在位置，發揮出其控制功能。

1.3 工作面視頻監控技術

工作面的監管在煤礦智能化的開采中是關鍵的程序，工作面視頻監控技術作為煤礦智能化開采技術之一，在具體的應用中以工作的實際情況為依據，設計和運行視頻監控系統，監控井下的實際情況。為地面和井下之間的信息溝通，提供數據支持，建立井下控制中心、地面指揮控制中心，監管整個綜采工作面當中的視頻信息數據。

借助煤壁監控攝像儀的功能，可以將采集到的視頻信息實時地傳輸到監控中心的系統中，通過上傳視頻實現煤巖界面的可視化管理目標，增強可視化生產的程度。利用紅外線傳感器進行位置采集，了解采煤機位置所在，借助軟件處理的方式，達到切換攝像儀跟隨采煤機的目標，在設計和安裝視頻監控系統時，需要利用通用的綜合接入器，安裝視頻攝像頭。與綜合接入器中的調度站系統相互銜接，在三層交換機的作用下，完善遠程視頻監控界面的功能[1]。

1.4 綜采自動化集中控制技術

建立起完善的集成控制系統，實現綜采自動化集中控制的目標，要明確綜采自動化集中控制系統中的各個構成部分，有機整合綜采工作面的設備單機控制系統，例如運輸設備、供電設備、采煤機、液壓支架、工業設備等，合理地進行工藝編排，實現集中控制的目標。在井下巷道監控中心、地面指揮控制中心中，要借助綜采自動化集中控制系統的功能，實現一鍵啟停和集中控制的系統功能設計目標。在綜采自動化集中控制系統中，借助可視化、智能化技術實現遠程干擾，建立地面調度室和巷道監控中心，工作面工業以太環網覆蓋采場有關的設備可以在集中化控制中心，接收指令并進行設備的運行，達到一鍵操作的集中控制效果，綜采自動化集中控制系統構成見圖1。

圖1 綜采自動化集中控制示意圖

1.5 智能化集成供液控制技術

在煤礦智能化開采技術的應用中，集成供液控制技術應用中，集成了多個設備控制系統，例如噴霧泵站、乳化液泵站和遠程配液站，將多個設備控制系統集中起來，建立起完善的智能化集成供液控制系統，實現對相關設備的統一調配、統一管理。將有關的設備設施集成并統一管理，可以使系統的運行更加高效、穩定，降低了能源消耗量，防范系統損耗風險，供液系統的自動化水平大幅度提高，取得了理想的運行效率目標。在智能化集成供液控制技術的應用中，系統可以實時監控遠程配液站的運行情況，針對設備設施運行過程中所出現的故障問題和質量隱患，可以進行早期的發現和改正，加強對設備運行質量的保障，降低投入到其中的能源和資源的消耗總量[2]。

1.6 超前支護自動控制技術

超前支護自動控制技術應用在煤礦智能化開采技術的創新中，是關鍵技術之一，該技術應用的原理是利用視頻數據信息分析周邊的實際情況，其中使用到了交錯邁步式電液控超前支架，掌握周邊的實際情況。分析和使用視頻數據信息時，要始終將視頻數據作為模型，了解地下條件，保證支護效果，對復雜的地下條件進行判斷和分析。在遠程自動化的監控系統中，捕捉支架的運行狀態，超前支護自動控制技術集中了視頻、數據、模型等技術要素。建立起遠程控制系統，在電液控制系統和視頻監控系統應用相結合的形式下，實現遠程管理、自動化控制。

2 煤礦智能化開采技術的創新發展要點

山東豐源遠航煤業有限公司在生產和發展中，以煤礦智能化開采技術的應用和創新為核心，加強了智能化研究，目的是要構建起智能化控制系統，協調聯動控制有關的機械設備，包括液壓支架轉載機、破碎機、皮帶運輸機、乳化液泵站。建立起電力負荷系統、智能化管理系統，在工作面的生產過程中，自動化監測工況，掌握生產設備的運行狀態，及時發現故障隱患問題，保證設備具有良好的開機率和運行效率。

借助工業環網向地面調度中心上傳數據，分類處理數據，在物聯網技術下的綜放設備智能化管理系統中，共享數據，深度利用數據，實現對煤礦開采活動的智能化、遠程化管理目標。在煤礦智能化開采技術的創新發展中，要探索技術創新的關鍵點，開發超前支架遠程監控系統，對遠程監控系統的功能進行優化，推動煤礦開采活動的智能化發展，實現技術創新[3]。

2.1 開發和優化遠程監控與操作系統

在超前支架遠程監控系統和遠程操控系統的構建與運行過程中，實現技術創新，是煤礦智能化開采技術應用發展的趨勢，拓展智能化綜采監控系統和超前支架電液控制系統，將超前支架遠程監控系統作為創新要點，構建起仿真界面，與實際情況相符。用視頻和模型相結合的監控方式，遠程自動化控制超前支架，包括在超前支架的選架和移架等環節，實現自動化監督與控制，對超前支架實景圖的有關信息進行分析。

在遠程控制界面中，掌握煤礦開采的具體生產情況，遠程操作系統的運行中，要保證該系統操控的實時性和安全性，實現對遠程操控系統的優化，提高遠程干預的效率。加強對液壓支架快捷操控界面的開發和應用，針對異常情況及時發出預警信號，例如發生液壓支架漏推的情況或是出現了丟架等問題時，監控軟件將會及時發出警報，將預警信號傳輸給有關的管理人員。監控管理人員獲取有關信息后，可以對操作對象進行選擇和及時的處理，系統自動切換到監控支架的界面中，可以一鍵完成單獨的動作、補架或支架的自動補架等功能，綜采工作面無線通信布置見圖2[4]。

2.2 工作面自動找直技術創新

在煤礦生產中，智能化綜采技術應用的穩定運行和技術應用效果受到了多種因素的影響，例如綜采工作面煤壁情況、液壓支架、直線度水平以及刮板輸送機的具體情況等，都會對智能化綜采技術的穩定運行和常態化高效運轉產生影響。因此在煤礦智能化開采技術的創新中，需要在工作面移動巡檢裝置的研發中，加強投入，完善高清攝像功能、慣性導航功能熱成像功能。在復雜的環境下，對采煤機的運行情況和刮板運輸機，以及液壓支架的情況進行分析，了解圍巖環境。

特別是在粉塵較大的情況下，或是在空間狹小的情況下，利用工作面移動巡檢裝置可以采集數據，并且將數據信息上傳到上位機中，進行進一步的分析和處理，實現工作面自動化找直的目標。也可以借助該技術創新，提高高清全景視頻監控技術、滾筒構成可視化技術應用水平，獲取工作面巡檢井下實景圖，在紅外監視的界面中運用信息，進行智能化的開采管理[5]。

2.3 加強綜采智能化管理平臺的研發與應用

在煤礦產業的現代化運轉中，向著智能化開采自動化管理的方向探索，有必要針對煤礦智能化開采技術應用進行創新，研發和使用綜采智能化管理平臺開發智能管理系統。利用工業云技術、大數據技術，建立起數據中心，完善綜采智能化管理的功能，構建起專門針對煤礦生產的綜采智能化管理平臺，從而分析設備的運行狀況，對故障問題進行判斷分析。全過程的實施智能化的管理，構建起全生命周期的模式，生成精細化管理的檔案，以此作為依據，促進智能化工作面管理活動的科學運行。

管理人員、工程技術人員可以登錄平臺，利用移動終端或是PC 端，結合工作需求，加強對工作面情況的了解，實時、直觀的獲取信息，例如設備設施的運行參數、工作面的現實生產狀況以及環境狀態，在全面監測中，提高煤礦智能化開采的效率。將前沿科技手段疊加到現有的技術基礎中，提高科研攻關水平，創新技術應用，在持續的探索中，增強智能化控制系統的實用性和適用性。研究智能導航技術、智能控制技術，在綜采設備的智能探測技術應用研發中，加強實踐，確保設備具有較強的智能感知力和適應能力，實現智能化的管控，在智能化工作面中保證工程質量、生產安全[6]。

3 結論

綜上所述，在高科技時代，煤炭行業需要向著智慧技術應用的方向探索創新，這已經成為了行業發展的必然趨勢。目前我國在智能化開采技術的創新應用中，取得了顯著的技術成果，推進了煤炭工業的轉型和升級，煤炭開采效率提高，節約了生產成本。煤礦智能化發展的轉型和創新探索中，未來利用智能化開采技術仍舊還需要不斷的探索，實現自動化采煤、安全采煤、高效采煤的目標。