煤礦井下綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)智能化建設(shè)探討

翟召寧

（冀中能源股份有限公司東龐礦西龐井，河北 邢臺(tái) 054200）

如今在進(jìn)行煤礦井下作業(yè)時(shí)，所使用的挖掘設(shè)備已經(jīng)逐漸趨向于智能化，原有的挖掘技術(shù)已無(wú)法滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需求，必須對(duì)煤礦井下作業(yè)時(shí)所使用的設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)與完善，才能夠提高煤礦井下作業(yè)的工作效率，進(jìn)一步保證煤礦安全、可持續(xù)發(fā)展。

1 煤礦井下綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)智能化技術(shù)與配置標(biāo)準(zhǔn)

1.1 煤礦井下綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)的智能化技術(shù)

在對(duì)綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行智能化建設(shè)的過(guò)程中，需要多方面的技術(shù)與此相配，才能不斷完善該系統(tǒng)。因此，對(duì)智能化技術(shù)進(jìn)行分類有重要意義，下文從幾個(gè)方面對(duì)智能化技術(shù)進(jìn)行了逐一分析。

首先，煤礦井下綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)中會(huì)使用單機(jī)智能控制技術(shù)，而該技術(shù)中主要包括無(wú)線通信系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、無(wú)線遙感系統(tǒng)等等。在綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)中使用單機(jī)智能控制技術(shù)可以使各個(gè)設(shè)備之間能夠進(jìn)行協(xié)同工作，而且該系統(tǒng)還可以事先對(duì)工作流程進(jìn)行設(shè)定，從而使工作人員運(yùn)用計(jì)算機(jī)就能夠?qū)Ω鞣N設(shè)備進(jìn)行控制。其次，煤礦井下綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)中還會(huì)使用智能結(jié)構(gòu)技術(shù)，該技術(shù)主要包括自動(dòng)定位系統(tǒng)、自動(dòng)截割技術(shù)等等。通過(guò)使用自動(dòng)定位系統(tǒng)，可以對(duì)井下煤礦作業(yè)進(jìn)行全方位的監(jiān)控，也可以及時(shí)向工作人員發(fā)送工作指令，確保各個(gè)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)進(jìn)一步強(qiáng)化煤礦井下挖掘工作的工作效率。而使用自動(dòng)截割技術(shù)還可以利用該技術(shù)準(zhǔn)確地獲取截割滾筒的位置，并且利用該技術(shù)被截割滾筒的各種參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確分析，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)截割。最后，煤礦井下綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)中還會(huì)使用多機(jī)協(xié)同控制技術(shù)，該技術(shù)的運(yùn)用能夠?qū)γ旱V井下的運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行共同控制，并且還能夠使連采機(jī)、破碎機(jī)、梭車等設(shè)備都可以朝著智能化的方向發(fā)展。

1.2 煤礦井下綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)的配置標(biāo)準(zhǔn)

煤礦井下作業(yè)最忌諱的就是盲目開(kāi)，相關(guān)單位必須全面掌握煤礦的具體地質(zhì)條件，并且還要配備先進(jìn)的掘進(jìn)設(shè)備和掘進(jìn)技術(shù)，從而促進(jìn)綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)的進(jìn)一步完善與升級(jí)，使該系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮應(yīng)有的水平，確保煤礦井下作業(yè)的安全生產(chǎn)。在進(jìn)行煤礦井下作業(yè)時(shí)，為了進(jìn)一步保障掘進(jìn)設(shè)備的安全性，必須提高相關(guān)設(shè)備協(xié)同工作的效率，那么就需要對(duì)綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行合理配置。首先，相關(guān)單位必須確保自己所使用的掘進(jìn)設(shè)備和掘進(jìn)技術(shù)符合國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)；其次，公司所使用的掘進(jìn)設(shè)備必須具有獨(dú)立且完善的系統(tǒng)或體系，保證各個(gè)系統(tǒng)可以高效地進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，進(jìn)一步促進(jìn)挖掘作業(yè)的工作效率；最后，在進(jìn)行煤礦井下作業(yè)時(shí)所使用的單機(jī)設(shè)備必須嚴(yán)格的規(guī)定其標(biāo)準(zhǔn)，確保協(xié)同作業(yè)的高效完成。

2 煤礦井下綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)的分析

2.1 煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)的流程

首先，工作人員要展開(kāi)破煤工作；其次對(duì)煤礦展開(kāi)裝載和運(yùn)輸；最后確保掘進(jìn)設(shè)備安全的退出煤礦。在煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程中，使用綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)時(shí)主要運(yùn)用液壓傳動(dòng)方式，工作人員根據(jù)實(shí)際需求在工作時(shí)切割出一條滿足煤礦開(kāi)采的巷道，該工作結(jié)束以后工作人員借助機(jī)械化的掘進(jìn)設(shè)備，將煤礦資源轉(zhuǎn)移到掘進(jìn)機(jī)內(nèi)，通過(guò)運(yùn)輸皮帶運(yùn)輸?shù)降V井外面的空間。在使用綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)完成工作以后，相關(guān)人員還要按照一定的要求和標(biāo)準(zhǔn)使機(jī)械設(shè)備能夠安全穩(wěn)定地退場(chǎng)。

2.2 掘進(jìn)工藝

在煤礦井下作業(yè)過(guò)程中主要使用的掘進(jìn)方式是鉆孔爆破掘進(jìn)工藝及綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝。其中鉆孔爆破掘進(jìn)技術(shù)是一項(xiàng)傳統(tǒng)的工藝，與如今所使用的綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝相比，鉆孔爆破掘進(jìn)工藝對(duì)地質(zhì)的要求不高，在很多不同的地質(zhì)條件中都可以使用該項(xiàng)技術(shù)，但是鉆孔爆破掘進(jìn)工藝的機(jī)械化程度不高，而且操作起來(lái)非常復(fù)雜，還需要使用大量的勞動(dòng)力，勞動(dòng)強(qiáng)度較高，挖掘效率卻極低。而綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)作為一種新型的掘進(jìn)工藝，在破煤、裝煤、運(yùn)煤、掘進(jìn)都可以反復(fù)的使用該工藝，可以獨(dú)立進(jìn)行掘進(jìn)工作，使整個(gè)煤下礦井作業(yè)保持持續(xù)性。由于綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝具有較高的優(yōu)勢(shì)，在如今的煤礦井下作業(yè)中，通常情況下都使用該工藝。不僅能夠避免傳統(tǒng)工藝所帶來(lái)的不足，而且還能夠有效強(qiáng)化掘進(jìn)工作的效率。綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝在使用過(guò)程中由于機(jī)械性較高，在運(yùn)用該工藝進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，也不會(huì)對(duì)環(huán)境周圍的巖石產(chǎn)生震動(dòng)，有效避免了掘進(jìn)過(guò)程中突發(fā)巖石崩塌的現(xiàn)象。而且還可以運(yùn)用該技術(shù)挖掘巷道，有效降低了挖掘成本。由于綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝有著非常強(qiáng)大的切割力度，很大程度上減少了掘進(jìn)過(guò)程中對(duì)機(jī)械的磨損，有效延長(zhǎng)了掘進(jìn)設(shè)備的使用壽命。

3 煤礦井下綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)智能化建設(shè)的具體措施

3.1 建設(shè)遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)

在煤礦井下綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)智能化建設(shè)過(guò)程中，使其具備遠(yuǎn)程遙控器，可以確保在工作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸送的暢通性，對(duì)掘進(jìn)設(shè)備可以進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。進(jìn)一步推動(dòng)掘進(jìn)設(shè)備，進(jìn)行自動(dòng)化截割工作。除此以外，遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)的構(gòu)建還可以進(jìn)一步明確掘進(jìn)設(shè)備的位置，提升對(duì)掘進(jìn)設(shè)備控制的精確度。

3.2 建設(shè)綜合性的耦合系統(tǒng)

綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)的機(jī)制非常復(fù)雜，如果在進(jìn)行煤礦井下作業(yè)時(shí)，無(wú)法發(fā)揮綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)的作用，那么就有可能為煤礦井下掘進(jìn)工作帶來(lái)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，在進(jìn)行綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)智能化建設(shè)過(guò)程中，工作人員應(yīng)該構(gòu)建綜合性的耦合系統(tǒng)，進(jìn)一步確保掘進(jìn)設(shè)備能夠智能化運(yùn)行。并且在掘進(jìn)設(shè)備工作過(guò)程中，還能夠利用已經(jīng)構(gòu)建好的耦合系統(tǒng)，對(duì)掘進(jìn)目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，從而提出最佳的掘進(jìn)參數(shù)，確保煤礦井下的掘進(jìn)工作可以協(xié)調(diào)進(jìn)行。

3.3 構(gòu)建智能導(dǎo)航系統(tǒng)

第一，無(wú)源導(dǎo)航和有源導(dǎo)航。煤礦井下進(jìn)行掘進(jìn)工作時(shí)，對(duì)掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行導(dǎo)航，主要是以激光指引為主。在掘進(jìn)機(jī)器中安裝指引設(shè)備，讓其發(fā)出激光，則機(jī)關(guān)就代表著巷道前進(jìn)的方向。掘進(jìn)設(shè)備中的工作人員可以根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，將激光點(diǎn)放置在需要截割的位置上，從而幫助工作人員準(zhǔn)確進(jìn)行截割操作。這種導(dǎo)航方式就是無(wú)源導(dǎo)航，無(wú)法使掘進(jìn)機(jī)自主進(jìn)行截割操作。有源導(dǎo)航即是通過(guò)監(jiān)控對(duì)掘進(jìn)工作進(jìn)行全面的監(jiān)督與控制，使地面上的工作人員可以及時(shí)了解到煤礦井下的具體情況，在第一時(shí)間就能夠發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，從而采取針對(duì)性的策略予以解決。

第二，自主識(shí)別系統(tǒng)。如今煤礦井下可使用的掘進(jìn)設(shè)備中一般都安裝測(cè)量系統(tǒng)，那么掘進(jìn)設(shè)備就會(huì)定期進(jìn)行自我檢測(cè)，確保測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)更加精確，同時(shí)掘進(jìn)設(shè)備還會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行診斷和傳輸，并且提出有效的維修信息。通過(guò)掘進(jìn)設(shè)備中的測(cè)量系統(tǒng)可以識(shí)別導(dǎo)航系統(tǒng)的精度是否正常，導(dǎo)航系統(tǒng)的精度出現(xiàn)問(wèn)題從而導(dǎo)致絕境面出現(xiàn)了超差現(xiàn)象。

第三，對(duì)多傳感器接收信號(hào)進(jìn)行科學(xué)的分析與合理使用。在對(duì)綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行智能化建設(shè)的過(guò)程中，要以無(wú)源導(dǎo)航系統(tǒng)為方案，從而有效解決該系統(tǒng)配置頗為復(fù)雜的問(wèn)題，使該系統(tǒng)具有更高的靈活性和可靠性。并且智能導(dǎo)航系統(tǒng)還可以加多傳感信息融合進(jìn)來(lái)，使其進(jìn)行綜合化應(yīng)用，對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的位置進(jìn)行準(zhǔn)確全面的測(cè)量，進(jìn)一步強(qiáng)化掘進(jìn)設(shè)備操作時(shí)的靈活。

第四，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的協(xié)同掘進(jìn)作業(yè)。煤礦井下作業(yè)時(shí)所使用的掘進(jìn)設(shè)備具備很多子系統(tǒng)，并且這些子系統(tǒng)的任務(wù)繁多，但是協(xié)同度卻非常高，保證技術(shù)人員可以按照已經(jīng)設(shè)定好的操作環(huán)節(jié)進(jìn)行破煤、裝煤、運(yùn)煤等操作，還可以充分展現(xiàn)掘進(jìn)設(shè)備的施工特點(diǎn)。在掘進(jìn)設(shè)備安裝和支出環(huán)節(jié)過(guò)程中，非常容易出現(xiàn)運(yùn)輸傷害或者器械傷人事件，這就為掘進(jìn)設(shè)備中的自主識(shí)別系統(tǒng)提出了非常高的挑戰(zhàn)與任務(wù)。在煤礦井下作業(yè)時(shí)最重要的就是要提升掘進(jìn)設(shè)備的工作效率，確保掘進(jìn)設(shè)備能夠安全快速地進(jìn)行掘進(jìn)操作。相關(guān)單位還應(yīng)該引進(jìn)新型的掘進(jìn)裝備技術(shù)，鼓勵(lì)本單位的技術(shù)人員對(duì)掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行自主創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)煤礦井下作業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

第五，根據(jù)人工智能的引導(dǎo)，對(duì)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)的分析和合理的處置。在煤礦井下進(jìn)行作業(yè)時(shí)，掘進(jìn)設(shè)備要根據(jù)不同的地質(zhì)條件，使用不同的載荷參數(shù)。并且掘進(jìn)設(shè)備要按照掘進(jìn)深度和需要挖掘的數(shù)據(jù)，構(gòu)建巖巷掘進(jìn)機(jī)狀態(tài)，從而將掘進(jìn)設(shè)備的映射關(guān)系反映出。工作人員還應(yīng)該對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的各種參數(shù)理論進(jìn)行著重分析，并且根據(jù)現(xiàn)有的參數(shù)計(jì)算方法，對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的各種參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和匹配，掘進(jìn)設(shè)備在井下工作過(guò)程中遇到不良問(wèn)題時(shí)，可以采取措施及時(shí)處理，進(jìn)一步降低井下煤礦掘進(jìn)作業(yè)時(shí)出現(xiàn)安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。

第六，智能導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。在綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)智能化建設(shè)中，運(yùn)用智能導(dǎo)航系統(tǒng)能夠?qū)馗铑^空間的位置進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，并且配合使用遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)，對(duì)掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)的、數(shù)字化的控制。相關(guān)單位還應(yīng)該根據(jù)煤礦井下的具體情況，對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整與優(yōu)化，從而提升掘進(jìn)設(shè)備的工作效率，保證掘進(jìn)工作在安全穩(wěn)定的情況下進(jìn)行。

4 煤礦井下綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)智能化建設(shè)時(shí)需要注意的問(wèn)題

通過(guò)上述分析，與傳統(tǒng)的掘進(jìn)技術(shù)相比，綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)有著非常高的優(yōu)勢(shì)，能夠與現(xiàn)代煤礦井下掘進(jìn)需要相符，同時(shí)還可以有效降低勞動(dòng)力成本，減少掘進(jìn)工作時(shí)間。但是綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)也有一些不足，那就是在使用掘進(jìn)設(shè)備的過(guò)程中，非常容易受到一些客觀因素的影響，導(dǎo)致在操作掘進(jìn)設(shè)備時(shí)出現(xiàn)失誤現(xiàn)象，威脅了施工人員的生命安全，而且還影響了煤礦井下掘進(jìn)作業(yè)的效率。因此，在對(duì)綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行智能化建設(shè)時(shí)，就必須對(duì)掘進(jìn)設(shè)備工作時(shí)的安全問(wèn)題進(jìn)行高度重視，確保掘進(jìn)設(shè)備在工作時(shí)盡可能不發(fā)生各種安全事故。相關(guān)單位還應(yīng)該對(duì)技術(shù)人員做好培訓(xùn)、教育工作，提升技術(shù)人員的安全意識(shí)和專業(yè)技能。如果掘進(jìn)設(shè)備在工作過(guò)程中發(fā)出了故障信號(hào)或者故障警示，相關(guān)工作人員必須第一時(shí)間遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)，確保自身的安全。

除此以外，在對(duì)綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行智能化建設(shè)時(shí)，還需要根據(jù)掘進(jìn)設(shè)備自身的性能，進(jìn)行合理科學(xué)的優(yōu)化與完善。首先，在啟動(dòng)掘進(jìn)設(shè)備時(shí)，工作人員能夠按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，使掘進(jìn)設(shè)備始終處于穩(wěn)定工作的狀態(tài)之中。其次，在掘進(jìn)設(shè)備工作過(guò)程中，相關(guān)單位還需要配備兩名技術(shù)人員，這兩個(gè)人要高度的配合與協(xié)調(diào)，共同操作掘進(jìn)設(shè)備完成掘進(jìn)工作。當(dāng)然技術(shù)人員在發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)第一時(shí)間停止操作掘進(jìn)設(shè)備，并且停機(jī)檢查，及時(shí)找到掘進(jìn)設(shè)備出現(xiàn)故障的原因?qū)⑵湎?/p>

5 煤礦井下綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)智能化建設(shè)的應(yīng)用與展望

對(duì)煤礦井下綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行智能化建設(shè)，能夠使其高速有效地進(jìn)行掘進(jìn)工作。綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)在工作時(shí)可以分為以下幾個(gè)工序：支護(hù)、運(yùn)輸、掘進(jìn)等等，工作人員必須利用先進(jìn)的技術(shù)將這幾個(gè)工序進(jìn)行整合，有效處理在支護(hù)、運(yùn)輸、掘進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，使掘進(jìn)設(shè)備的各個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一體化水平，進(jìn)一步強(qiáng)化了掘進(jìn)設(shè)備的工作效率。

如今，在進(jìn)行綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)智能化構(gòu)建時(shí)，主要的發(fā)展趨勢(shì)都集中在機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)，即使掘進(jìn)設(shè)備有機(jī)器人的各種功能和特點(diǎn)。為了更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要使掘進(jìn)設(shè)備具備遠(yuǎn)程遙控、自動(dòng)智能截割、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。遠(yuǎn)程遙控主要是指掘進(jìn)設(shè)備具備膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)、井下掘錨機(jī)等的功能，還應(yīng)該配置除塵系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)，從而使掘進(jìn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)支護(hù)、運(yùn)輸、掘進(jìn)一體化水平；自動(dòng)智能截割則是指可以提升掘進(jìn)設(shè)備位置檢測(cè)的可靠度，并提高掘進(jìn)設(shè)備的控制精度。而且自動(dòng)智能截割還要使掘進(jìn)設(shè)備，在進(jìn)行截割操作時(shí)具備更高的可靠性，擴(kuò)大了煤礦的開(kāi)采效率，進(jìn)一步提升了掘進(jìn)設(shè)備的工作效果；遠(yuǎn)程監(jiān)控則是希望提高潔凈設(shè)備的可操作性和可控性，確保數(shù)據(jù)在運(yùn)輸過(guò)程中的通暢性。因此，在進(jìn)行綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)智能化構(gòu)建時(shí)，要不斷優(yōu)化掘進(jìn)設(shè)備的工藝，對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的工作速度和工作過(guò)程進(jìn)行全方位的調(diào)控，進(jìn)一步提升掘進(jìn)工作的安全性和穩(wěn)定性。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行智能化構(gòu)建，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展所催生的，也是煤礦企業(yè)為了更好地迎合市場(chǎng)發(fā)展的需求。因此，煤礦行業(yè)應(yīng)該根據(jù)具體的發(fā)展?fàn)顩r，選擇科學(xué)、合理的技術(shù)對(duì)綜合機(jī)械化掘進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行智能化建設(shè)，使掘進(jìn)設(shè)備具備更加完善的功能，進(jìn)一步提升掘進(jìn)效果，保障掘進(jìn)工作的順利開(kāi)展。