煤礦綜采工作面智能化技術與設備研究

摘要：在我國化工行業不斷發展的背景下，對煤等原材料的需求持續增加。隨著信息化時代到來，為了保障煤礦開采作業的質量與效率，創新融合先進的智能化技術與設備，全面優化與完善以往的煤礦開采作業流程與工藝顯得尤為重要。在概述煤礦綜采工作面智能化技術應用重要性的基礎上，重點對煤礦綜采工作面中的常用智能化技術與設備進行了研究，旨在有效促進煤礦綜采工作質量得到顯著提升。

關鍵詞：煤礦；綜采；智能化技術；化工設備

煤是現代社會的重要生產原料，經過化學加工可得到諸多化學品。隨著智能化技術與信息化技術的飛速發展，煤炭開采的信息化建設進程持續推進，極大提升了煤礦開采作業的水平。在開采煤炭資源中，通過智能化技術的合理引進和應用，能夠對煤層的實際地質條件與特征進行準確預測，有效支持煤炭資源開采工作高質量開展，如鉆井位置確定的準確度等在先進技術支持下都可以得到顯著提升，同時也有利于夯實煤炭開采作業的基礎［1］。

1煤礦綜采工作面智能化技術與設備應用的重要性煤礦綜采工作是一項復雜的工作，涉及煤炭資源探查、開采等諸多環節，整體的綜采工作難度比較大。礦區在工作中合理引進與應用一些先進的智能化技術與設備，可以支持相應煤礦綜采工作高質量開展，其重要性體現如下：（1） 能夠提高生產質量與效率。在智能化技術支持下，煤礦綜采工作方面的各種設備可以實現自動化管理與智能調控，保障整體生產作業高效、快速開展。智能化技術融合可以使煤礦綜采工作中的生產流程得到極大程度優化，相關設備出現停機情況或者資源浪費問題等都能夠得到有效控制，整體生產的效率與效益都會顯著提升。（2） 能夠增強作業的環保與安全特性。基于智能化技術支持，煤礦綜采作業過程可以實現全面預警和全過程監控的目標，異常開采作業事故風險發生概率顯著降低，整體作業安全性得到有效保障。與此同時，在先進技術支持下，設備能夠高效控制氣體濃度與預測煤層賦存位置、特征等實際情況。（3） 可以對勞動強度與人力成本進行有效控制。在智能化技術支持下，人工操作開采設備等方面的需求大大減少，不需要投入大量的人力與勞動強度。在基于智能化技術應用的監控系統支持下，各種開采設備能夠實現遠程控制的目標，可以有效縮減現場可能的暴露時長。

2煤礦綜采工作面智能化技術

2.1識別技術

在煤礦綜采工作面應用智能化技術中，識別技術是一種高效識別開采作業現場情況的技術，具體涵蓋如下方面：（1） 人臉識別技術。基于人臉識別方面的相關算法與攝像頭設備，可以實現對進入煤礦開展綜采工作面作業的相關人員身份信息進行高效的驗證與記錄，這樣有利于提高整體工作面作業的可靠性，保證僅允許現場中那些擁有授權身份的人員進出，外來人員不能夠私自進入開采作業現場。（2） 車輛識別技術。基于車輛識別技術的應用，可以高效地識別車牌信息，保證能夠自動辨識與記錄進入煤礦綜采工作面的有關車輛，可以對進出煤礦綜采工作面的車輛流量進行高效管理，確保車輛管理工作的質量、安全及效率。（3） 氣體識別技術。煤礦綜采工作面開展作業涉及瓦斯等有毒氣體，如果無法及時識別和預警，則會給現場作業人員的安全帶來不利影響。而基于先進氣體識別算法與可靠傳感器的支持，則可以實時監測與識別瓦斯等這些有害的氣體。一旦識別技術對現場中的瓦斯等危險氣體的安全閾值進行檢測且發現超標，那么就可以及時進行報警，保證及時規避潛在的礦井安全事故。（4） 煤層識別技術。在煤礦綜采工作面開展作業中，為了保障開采作業的質量與效率，就需要做好煤層識別工作。在識別技術支持下，可以綜合應用傳感器技術、圖像識別與處理技術等來對煤礦開采現場的地質條件和情況等進行全面了解，尤其是要對煤層結構與性質進行提前預測，這樣就可以為采煤作業的整個過程提供可靠、準確的信息。（5） 設備狀態識別技術，主要是基于監測設備、傳感器技術等的綜合應用，對綜采設備實際運行的工作狀態進行實時監控，尤其是在智能算法支持下能夠對各類綜采設備運行階段中的電流、溫度與振動等相關參數進行高效的識別與分析，確保可以及時發現設備運行階段中存在的故障情況和異常狀態，避免生產階段中出現設備損壞或生產中斷問題。識別技術的有效應用，可以從整體上增強綜采作業的可靠性、安全性與實效性，降低現場綜采工作安全事故發生的概率［2］。

2.2支架防撞技術

在煤礦綜采工作面中應用智能化技術期間，支架防撞技術也是一種先進的技術，能夠對煤礦綜采作業中的支架結構進行有效保護，降低撞擊事故發生的概率。在支架防撞技術應用下，可以進行攝像頭、傳感器等這些類型設備的有效安裝，對綜采工作面的支架安裝狀態與環境條件進行實時監測［3］。與此同時，在支架防撞技術支持下，可以對綜采工作現場中的作業人員、作業設備或者一些障礙物的實際運行速度、距離、位置等方面的關鍵信息進行準確監測。在此基礎上，融合智能算法可以高效地處理與分析感知系統運行的實際數據，保證能夠對潛在的現場撞擊風險隱患進行高效識別。如果檢測到支架同其他周邊物體之間存在接近或碰撞風險，那么系統則會快速發出相應的預警信號。在感知系統支持下，緊密結合算法應用的分析結果，先進的智能控制系統可以對支架位置以及相應運動軌跡進行自動調節，避免支架同其他物體之間出現碰撞風險，如可以通過對支架的運動路徑、移動速度與伸縮變化進行控制來避免支架同周邊物體之間出現碰撞。在檢測到撞擊威脅或緊急情況時，智能控制系統可以自動發出報警信號，同時停止支架實際運行。這樣可以及時避免出現綜采作業安全事故。此外，該技術也可以對煤礦綜采現場中的作業面設置支架進行有效保護，盡可能避免支架設置同周邊其他物體之間出現碰撞而損壞有關作業設備或者其他類型的安全事故，保障整體煤礦工作面可以安全、高效地開展生產作業。

2.3位置監測技術

在煤礦綜采工作中，位置監測技術也是一種先進智能化技術，可以對工作面的生產設備、作業人員以及其他物體等所在的位置進行準確定位與實時監測。在當前的位置監測中，常見技術有：（1） GPS技術。衛星導航系統可以對工作面的生產設備與作業人員進行準確定位，可以實時地將這些信息傳遞給現場監理人員，保證能夠使他們對現場作業人員的作業范圍、移動軌跡以及現階段所在位置等進行實時了解。（2） RFID技術。射頻讀取器與標簽的有效應用，可以準確識別現場的物體且可以自動跟蹤它們的位置。現場的各個物體都可以設置一個RFID標簽，其具有唯一性特性。基于射頻讀取器的有效支持，可以對物體位置信息進行準確獲取，保證可以高效地管理與監控物資。（3） UWB定位技術。基于超寬帶信號的基本特征，可以采取室內定位的方式精準定位綜采工作面現場的人員與設備。UWB技術具有非常好的抗干擾性能和比較高的定位精度，可以滿足復雜環境條件下煤礦工作中的定位需求。（4） 激光掃描技術。激光傳感器可以高效掃描綜采工作面，確保可以精準測量物體位置與空間結構，可以高效地進行坍塌風險監測和三維圖像繪制，以此為現場開展安全管理工作提供可靠的數據。（5） 視頻監控技術。基于圖像處理計算、大數據、攝像頭技術等的支持，可以采取視頻監控的方式實時監控綜采作業面的實際情況，保證可以對現場的設備與人員進行高效監測，實時獲取現場位置信息及數據，進而識別與警示異常情況。應用位置監測技術，可以實時監管綜采作業面的實際運行情況，能夠對相關設備與人員的位置分布情況進行實時了解，保證整體作業的質量、效率與安全。

3煤礦綜采工作面智能化技術與設備應用的重要性3.1采煤機

作為煤礦綜采作業現場中的一種核心設備，采煤機主要應用于煤礦煤層。采煤機的主要構成：（1） 切割裝置，主要由刀身與刀盤二者共同構成。刀盤上面設置有多個刀片，通過采取旋轉的方式對煤層進行切割，而刀身則主要用于對刀片位置進行支撐與維持。（2） 運輸系統，主要是運送切割裝置切割得到的煤塊，將它們運送出采煤面，常用的包括帶式、鏈條等類型，保證可以將切割下來的煤塊運送到破碎機或集煤器等設備（位于地面或地下）。（3） 起重裝置。為了保證煤層開采高度的適宜性，就需要借助設置的起重裝置對采煤機高度進行合理調整，保證其和煤層之間保持良好接觸。采煤機一般都設置有起重裝置，能夠對采煤機位置進行降低或提升，確保滿足不同煤層厚度的實際需求。（4） 驅動系統。采煤機是由傳統機械傳動系統、液壓系統、電動機等構成的驅動系統，它們可以提供動力并進行控制，可以對煤層進行可靠切割操作。與此同時，采煤機可以在切割煤層中保持連續性和高效性，提高了煤礦開采作業的效率。基于智能控制系統的應用，可以自動化操作采煤機并進行實時監測，可以顯著提高作業面的生產效率與安全性。在綜采作業中，有效保障采煤機正常的運行狀態與性能至關重要，這關系著開采煤礦的整體效果。因此，要注意定期檢查、維護以及管理采煤機的實際運行情況來保證良好運行狀態，提高整體作業的可靠性與生產效率。

3.2運輸機

在綜采工作面中，運輸機也是一種非常關鍵的設備，主要負責將切割掉的煤從工作面運輸出去。當前常用的運輸機主要包括如下幾類：（1） “鏈式”運輸機。主要傳動部件是鏈條，借助鏈條驅動車輛或滾筒將切割下來的煤塊運輸到地表或地下的轉載點或集煤器。該種結構的運輸機具有簡單的結構，整體運行可靠性與穩定性比較高。（2） “帶式”運輸機。該類運輸機基于運輸帶將采煤機切割下來的煤炭運輸到破碎機、集煤器等這些設備。該種類型運輸機是電動驅動方式進行運輸，整體運行平穩特性比較好，整體噪音也比較小。（3） “膠帶”運輸機。該種運輸機主要適合大傾角運輸條件下的煤炭資源運輸需求，尤其是在水平或垂直方向上進行煤炭資源運輸。該類型運輸機所用輸送帶具有比較好的抗拉性能，在斜向運輸作業中的可靠性與效率較高。（4） “氣力”運輸機。該類型運輸機主要是借助高壓氣流來輸送小顆粒煤炭或煤粉，具有布置靈活、運輸距離遠等特性，尤其適用于長距離運輸細顆粒煤炭，可以對煤炭資源進行自動化和連續性運輸，整體生產效率得到顯著提升。應用運輸機，可以使煤炭綜采工作面的相關人力投入大大減少，勞動強度、勞動成本等都可以得到極大降低，可以更好地適用于不同工作面的布置需求以及實際煤層開采方面的需求；可以減少工作面的作業人員和煤炭資源直接進行接觸的機會，減少安全事故的發生，保障整體工作面作業的安全性。在運輸機應用中，要注意做好運行維護及管理工作，保持正常運行狀態，避免出現堵塞或者其他類型的運行故障。與此同時，要結合實際煤層開采需求等實際情況，對運輸機進行合理配置，提升運輸機運行效率。

3.3液壓支架

在開展煤礦綜采之前，現場人員要結合現場實際條件和情況，對液壓支架內部系統進行合理改進與優化，及時發現和解決采煤機結構和液壓支架結構不統一等可能影響后續綜采作業的突出問題。需要結合煤炭資源開采生產作業在安全等方面的規定和要求，統一處理電氣控制系統、液壓支架系統等。充分利用采煤機上面設置的機械結構、控制器和傳感器等有關設備，降低液壓支架整體使用成本。增強液壓支架運行的智能化水平，高效開展煤礦開采作業［4］。

3.4軟件平臺

采取智能化控制與管理方式對綜采作業中的有關設備開展有效管控，其間要借助自動化軟件平臺與信息系統的支持。在煤炭行業中，信息傳輸系統構成的核心是以太網，可以借助無線網絡傳輸技術來打通地面和煤礦井下之間的信息傳輸渠道，可以結合智能化平臺運行階段的實際狀態進行有效監測和控制，全面提高煤礦綜采作業的質量與可靠性［5］。

4結語

智能化技術與設備在煤礦綜采工作面中的有效應用，可以顯著提高煤礦綜采工作的質量、效率和安全性。在煤礦綜采工作中，智能化技術的應用種類眾多，涵蓋了位置檢測技術、識別技術等，并且包含運輸機、采煤機、軟件平臺等設備，為了全面保證整體綜采工作質量與效率，就需要結合現場作業條件和需求，合理引進和應用智能化技術與設備。

參考文獻：

［1］張玥.煤礦工作面綜采設備智能化改進和應用研究［J］.自動化應用，2023，64（21）：242243.

［2］王安紅.淺析煤礦綜采工作面智能化技術與設備［J］.機電技術，2023，11（4）：2627.

［3］王晨曦.煤礦綜采工作面智能化開采技術和發展方向［J］.能源與節能，2023，23（10）：148149.

［4］陳華.關于煤礦綜掘工作面設備智能化控制技術的研究［J］.煤，2023，32（10）：99101.

［5］張建建.煤礦綜采工作面智能化開采技術應用及分析［J］.能源與節能，2023，23（10）：164165.

基金項目：河南省2023年科技攻關“智能化綜采工作面自適應關鍵技術研究”（232102220096）

作者簡介：楊瑞彩，女，河南延津人，講師，本科，研究方向：高分子化學，聚合體化學。