煤礦綜采工作面智能化開采研究

侯本猛

兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦 山東菏澤 274700

作為煤炭開采的主要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，綜采工作面所體現(xiàn)出的技術(shù)水平，會直接影響到企業(yè)煤炭生產(chǎn)的質(zhì)量、效率以及安全。

1 煤礦智能化綜采技術(shù)的現(xiàn)狀

近年來，伴隨著我國的煤礦智能綜合采礦技術(shù)發(fā)展迅速，煤炭行業(yè)綜合智能采礦技術(shù)不斷取得進(jìn)步和突破。在實際應(yīng)用中，其工作主要基于記憶切割設(shè)備和配套的自動跟機設(shè)備，并且結(jié)合遠(yuǎn)程視覺監(jiān)控設(shè)備和智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程智能控制。將這種智能化技術(shù)應(yīng)用于煤礦綜采工作時，其有效的確保了綜采工作面的連續(xù)性，高效性和安全性。除此之外，智能采礦是煤礦智能的核心。目前，中國有四種智能采煤模式：薄及中厚煤層智能化無人開采模式，大采高工作面智能耦和人機協(xié)同高效開采模式，綜放工作面智能化操控與人工干預(yù)輔助放煤模式，復(fù)雜條件機械化+智能化開采模式。

2 煤礦綜采工作面智能化開采技術(shù)分析

2.1 無人化開采技術(shù)

在使用無人開采技術(shù)中，煤巖的自動識別是十分重要的，也是無人開采技術(shù)的重要組成部分。自動識別技術(shù)采用了紅外線、紫外線、超聲波、雷達(dá)探測等的方式，可以及時將煤炭和巖石分別，使用的技術(shù)就是記憶程序控制系統(tǒng)以及震動頻譜傳感系統(tǒng)，這兩個技術(shù)相比，記憶程序控制系統(tǒng)更為重要，可以分辨出煤巖的分界，而震動頻譜系統(tǒng)主要是應(yīng)用于巖石十分復(fù)雜的區(qū)域，可以將底下的具體情況通過頻譜的方式展現(xiàn)出來，來幫助相關(guān)的操作人員使用無人開采技術(shù)來開采煤炭。但是由于目前的技術(shù)瓶頸煤巖自動識別技術(shù)在巖石較多的地方識別的效果不好，所以在未來的研究方向中，要更大的提升煤巖傳感器的自動識別功能以及更加穩(wěn)定的控制方面，這樣就可以使用綜采工作面無人化開采應(yīng)用于更多的場景中。無人化開采技術(shù)組成的部分主要是智能檢測、安全情況分析、自主判斷等的系統(tǒng)。使用智能檢測技術(shù)可以將采煤機的所有行為處于監(jiān)控中，更好的幫助采煤設(shè)備的內(nèi)部情況實時反饋給操作人員。自主判斷是一個決策系統(tǒng)，可以實現(xiàn)地上和地下的雙向傳遞，來保證無人采煤的智能化。智能開采系統(tǒng)搭載了一個資源豐富的數(shù)據(jù)庫，可以幫助生產(chǎn)提供可視化的三維數(shù)據(jù)，提高了無人采煤的直觀性，加強了煤礦無人開采的信息建設(shè)，相關(guān)的工作也會更加的真實、準(zhǔn)確[1]。

2.2 視頻監(jiān)控智能化技術(shù)

視頻監(jiān)控是綜采工作面智能化發(fā)展的關(guān)鍵。綜采工作面相對于煤礦井下其他工作面的特點就是其視頻晃動非常明顯，粉塵大，影響遠(yuǎn)程視頻的效果，所以，通過實時數(shù)據(jù)采集傳輸至集控中心，顯示工作面傾角、采煤機的仰俯角、采高、臥底量、液壓支架姿態(tài)、工作面頂板煤壁等工況參數(shù)的非線性規(guī)律關(guān)系，探索基于高清視頻監(jiān)控智能化技術(shù)的綜采工作面高清成像研究，是更好提升綜采工作面視頻監(jiān)控智能化水平的關(guān)鍵。

2.3 故障診斷的應(yīng)用

在綜采工作面運行期間，自動化技術(shù)的有效應(yīng)用可以實現(xiàn)對自動故障檢測系統(tǒng)的設(shè)置，應(yīng)用于綜采工作面，可以實現(xiàn)對機械設(shè)備運行期間出現(xiàn)的故障和問題及時發(fā)現(xiàn)，并采取合理的措施進(jìn)行解決，以此保障綜采工作面的機械設(shè)備的穩(wěn)定、安全運行。在現(xiàn)階段故障診斷系統(tǒng)應(yīng)用過程中，隨著自動化技術(shù)的愈發(fā)完善，促使智能檢測技術(shù)的應(yīng)用愈發(fā)成熟，結(jié)合對自動調(diào)鏈裝置、可控驅(qū)動裝置的應(yīng)用，再加上專家故障診斷的配合應(yīng)用，實現(xiàn)綜采工作面的出現(xiàn)機械設(shè)備故障幾率的降低，從而大幅度提升綜采工作面的自動化開采效果[2]。

2.4 超前支護(hù)及設(shè)備遠(yuǎn)程遙控

以端頭支架作為基礎(chǔ)，構(gòu)建出鄰架控制命令，啟動液壓支架控制器，控制器發(fā)出聲光報警，在端頭支架完成轉(zhuǎn)載機控制器執(zhí)行、推溜等操作，實現(xiàn)轉(zhuǎn)載機自動移動的功能。將超前支架電液控制系統(tǒng)作為根本，形成實現(xiàn)超前支護(hù)的遠(yuǎn)程操控，達(dá)到快速移架的效果。

2.5 泵站系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制

以網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、系統(tǒng)平臺等作為基礎(chǔ)，形成智能化泵站供液控制系統(tǒng)，推動實現(xiàn)其他設(shè)備與泵站系統(tǒng)一鍵啟停、故障聯(lián)鎖急停、語音告警聯(lián)動控制，特別是將井下在線自清洗綜合供水凈化站應(yīng)用了楔形過濾技術(shù)、纖維過濾技術(shù)和RO反滲透技術(shù)，將為液壓支架提供純水，有效的解決了供液的難題，構(gòu)建出多級過濾體系，形成過濾精度較高的供液保障機制及乳化液自動配液系統(tǒng)，保證工作面液壓系統(tǒng)使用的安全性[3]。

3 綜采智能化工作面開采過程中常見問題及對策

首先，在綜采智能化開采過程中出現(xiàn)了工作面礦壓增加的問題，同時對于支護(hù)強度及各種類型的安全閥的要求相對較高，同時，工作面網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)及時進(jìn)行反饋與傳輸。針對這種問題將千兆以太網(wǎng)傳輸技術(shù)應(yīng)用到其中，滿足各種類型的大數(shù)據(jù)傳輸需求。全面強化對各種類型支護(hù)的強化，確保能夠提供出足夠的支撐壓力。其次，考慮到綜采智能化對技術(shù)人員總體水平要求較高的實際，全面增加對技術(shù)人員的培訓(xùn)，打造出一支過硬的操控技術(shù)隊伍，對于綜采智能化工作面高質(zhì)高效的開展工作是非常關(guān)鍵的。

4 結(jié)語

綜上所述，煤炭智能化開采在促進(jìn)煤炭的相關(guān)開采與進(jìn)一步發(fā)展工作當(dāng)中是一項尤為關(guān)鍵的變更手段，同時在煤礦質(zhì)量方面的進(jìn)一步改善有著必要的作用，還是在資源與安全兩項任務(wù)中的關(guān)鍵評判準(zhǔn)則。做到將智能化技術(shù)切實的運用于煤礦的井下工作中，實施全面覆蓋的基本要求從而實現(xiàn)向煤礦單位的拓展。從內(nèi)部到外部進(jìn)行擴(kuò)展，同時加強有關(guān)框架的安全、智能化手段，這樣可以更好的做到完善煤礦智能化由點的發(fā)展到整體實力的提高，靠此加強中國煤礦開采事業(yè)的持續(xù)進(jìn)展力度。