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        煤炭智能化開采關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)展與展望

        2019-01-04 09:59:40王立森
        科學(xué)與財(cái)富 2019年16期
        關(guān)鍵詞:煤炭開采

        王立森

        摘要:我國(guó)是一個(gè)煤炭消耗大國(guó),煤炭開采對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)建設(shè)都有著至關(guān)重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,煤炭開采也在向著智能化、自動(dòng)化的方向不斷發(fā)展本文主要研究的是煤炭智能化開采關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)展與展望

        關(guān)鍵詞:煤炭開采;智能化開采;進(jìn)展與展望

        隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,智能化技術(shù)在各行各業(yè)中都得到了廣泛的運(yùn)用,煤炭開采作為我國(guó)的支柱型產(chǎn)業(yè)自然也不例外。智能化技術(shù)在煤炭開采中的廣泛應(yīng)用不僅能夠幫助煤炭行業(yè)提高開采效率,更有利于將粗放型的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榧s化、精細(xì)化的生產(chǎn)模式,實(shí)現(xiàn)煤炭產(chǎn)業(yè)的重要轉(zhuǎn)型。

        1、煤炭智能化開采關(guān)鍵技術(shù)難題與對(duì)策

        1.1 采煤機(jī)智能調(diào)高控制

        采煤機(jī)智能調(diào)高控制主要是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)搖臂的高度進(jìn)行自由的調(diào)整,從而使采煤機(jī)對(duì)煤層的截割能夠更加精準(zhǔn)有效。根據(jù)目前的是實(shí)際情況來看,采煤機(jī)主要運(yùn)用紅外傳感器或錄行走機(jī)構(gòu)齒輪轉(zhuǎn)數(shù)來獲得采煤機(jī)的工作面位置信息,將采煤機(jī)的工作面位置信息和該位置的搖臂高度信息統(tǒng)一起來,繪制相關(guān)的截割曲線并記錄。被記錄下來的截割曲線對(duì)在后續(xù)開采的過程中作為默認(rèn)的截割路線進(jìn)行使用。

        這種方式雖然在一定程度上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化截割,但并不具備較高的靈活性,對(duì)于賦存穩(wěn)定的煤層來說比較適用,但是對(duì)于賦存不穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的煤層來說則存在一定的缺陷,不能將煤和巖有效的區(qū)分開來。要想實(shí)現(xiàn)對(duì)采高的精準(zhǔn)智能控制是十分困難的,不僅需要給予煤層地址信息進(jìn)行預(yù)測(cè),還需要建立先關(guān)的數(shù)字模型,結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行推演計(jì)算,只有這樣才能夠獲得最佳截割曲線。

        1.2 液壓支架群組與圍巖的智能耦合自適應(yīng)控制

        液壓支架與圍巖作用狀態(tài)的好壞直接決定著煤炭機(jī)械化開采工作面生產(chǎn)的成敗,因此在液壓支架的自動(dòng)化過程中,實(shí)現(xiàn)液壓支架群組與圍巖的智能耦合自適應(yīng)控制是十分重要的。在進(jìn)行液壓支架群組與圍巖的智能耦合自適應(yīng)控制的調(diào)試過程中,需要注意以下幾點(diǎn):

        首先是支架狀態(tài)自主感知應(yīng)該是全方位、高精度的。在設(shè)置支架狀態(tài)自主感知應(yīng)的過程中不僅要關(guān)注立柱壓力感知和部件傾角檢測(cè)功能外,還要對(duì)支架各部件關(guān)鍵位置受力大小、工作面仰/俯角自動(dòng)檢測(cè)、超前壓力預(yù)報(bào)等工作面環(huán)境與圍巖狀況感知功能,以求全面放映支架支護(hù)的狀態(tài)。

        其次是要對(duì)支架的適應(yīng)性進(jìn)行控制。在進(jìn)行調(diào)試設(shè)置的過程中,要以液壓支架與圍巖耦合關(guān)系和開采工藝要求為基本依據(jù),并且通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)感知系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析,最終得出能夠作為自主調(diào)控覺此一舉的結(jié)論。

        其三是對(duì)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新時(shí)要以自主調(diào)控為基礎(chǔ)。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的過程中液壓支架初撐力、工作阻力、水平力等都是重要的參考參數(shù),對(duì)實(shí)現(xiàn)支架自主調(diào)控,提高支架調(diào)節(jié)范圍有著十分重要的影響。

        最后要實(shí)現(xiàn)液壓支架群組的智能控制。目前對(duì)液壓支架的研究主要是針對(duì)單架的支護(hù)狀態(tài)進(jìn)行的,但是在實(shí)際工作的過程中,真正起到作用的是液壓支架群組,要想實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作面的合理支護(hù)就必須以液壓支架群組為單位進(jìn)行智能控制的研究,建立起液壓支架群組與圍巖的耦合條件,從而實(shí)現(xiàn)液壓支架群組與圍巖的智能耦合自適應(yīng)控制

        1.3 工作面直線度智能控制

        在進(jìn)行開采操作的過程中,液壓支架的推移不可能和煤層走向狀況完全貼合的,在推移的過程中總會(huì)存在一定的誤差,而這些誤差在多個(gè)采煤循環(huán)以后會(huì)導(dǎo)致液壓支架退一步蒸汽,使刮板輸送機(jī)的直線度無法保證。而直線度的偏差則會(huì)導(dǎo)致液壓支架掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板不能重合,最終導(dǎo)致采煤機(jī)的損壞,嚴(yán)重影響開采作業(yè)。

        目前的實(shí)際開采過程中,工作人員主要依靠拉線和紅外線光束來保證工作面的直線度,但是這種方法精準(zhǔn)度差,需要消耗大量的人力物力不說,也不能跟上智能化開采的速度,滿足不了智能化開采的需求,因此對(duì)工作面直線度進(jìn)行智能化控制是十分必要的。激光對(duì)位和慣導(dǎo)定位技術(shù)是比較常見的兩種智能化控制方法,其中應(yīng)用較為廣泛的是慣導(dǎo)定位技術(shù),該技術(shù)通過安裝在采煤機(jī)上的陀螺儀對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行定位,并繪制截割軌跡用于修正液壓支架的推進(jìn)路線,在實(shí)際應(yīng)用中取得了比較好的效果。

        1.4 基于系統(tǒng)多信息融合的協(xié)同控制

        智能化開采通過計(jì)算機(jī)技術(shù)將開采相關(guān)的設(shè)備連接成為一個(gè)系統(tǒng),通過傳感器和探測(cè)設(shè)備獲得數(shù)據(jù),控制設(shè)備的運(yùn)行工作,在這個(gè)過程中對(duì)多源信息關(guān)聯(lián)性和融合度提出了很高的要求。

        要想融合多個(gè)設(shè)備的信息數(shù)據(jù),首先要對(duì)工作面裝備多源信息融合的規(guī)則、機(jī)制有一定的研究了解,運(yùn)用好信息之間的互補(bǔ)性和相關(guān)性,融合算法進(jìn)行融合系統(tǒng)的創(chuàng)建。其次,需要根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)的不同,選擇合適的信息融合技術(shù),開展信息融合工作;最后,利用系統(tǒng)多信息融合協(xié)同控制技術(shù)將融合后的信息用于設(shè)備動(dòng)作的協(xié)同控制上,從而實(shí)現(xiàn)共同的任務(wù)目標(biāo)。

        2、煤炭智能化開采技術(shù)發(fā)展前景展望

        2.1 全面推進(jìn)綜采智能化技術(shù)

        煤層的賦存條件是相當(dāng)復(fù)雜的,多變的煤層情況給開采智能化發(fā)展帶來了巨大的阻礙,因此在進(jìn)行煤炭開采智能化技術(shù)的創(chuàng)新過程中,推進(jìn)綜合開采智能化技術(shù)是必然的發(fā)展趨勢(shì)。首先要加快完善煤炭資源管理與產(chǎn)能布局,改變傳統(tǒng)的開采理念,將綠色開采作為煤炭資源開發(fā)的基本準(zhǔn)則,對(duì)智能開采技術(shù)進(jìn)行科學(xué)綠色的創(chuàng)新改革;其次,對(duì)智能化開采技術(shù)以及設(shè)備體系的研究應(yīng)該針對(duì)煤層賦存條件的多樣性來展開,力求在開采的過程中能夠更加適應(yīng)煤層復(fù)雜多變的開采情況;最后,創(chuàng)新技術(shù)只是智能化開采技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方面,更重要的是要有與之相匹配的管理水平,通過完善科學(xué)的智能化開采技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系讓綜采智能化技術(shù)更高效、更綠色、更安全。

        2.2 有限無人化開采目標(biāo)

        有限無人化開采指的是在開采期間,工作面中無人操作,端頭和工作面巷基本無人操作,除設(shè)備檢修、維護(hù)或處理突發(fā)狀況外,工作人員無需進(jìn)入工作面進(jìn)行作業(yè),是智能化開采的中高級(jí)階段,也是智能化開采未來的發(fā)展趨勢(shì)。

        實(shí)現(xiàn)有限無人化開采,不僅有利于工作效率的提高,減少開采煤炭帶來的人力、物力、財(cái)力的損耗,更能夠減少工作面發(fā)生安全事故的可能性,有效的保障了開采工作人員的人身安全,是智能化開采必須實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

        要想實(shí)現(xiàn)有限無人化開采,首先要對(duì)整個(gè)整個(gè)工作面的煤層地質(zhì)情況進(jìn)行全面、詳細(xì)的了解,并且利用數(shù)字模型模擬繪制出最適合的行動(dòng)路線;同時(shí)還要求工作面的設(shè)備具有相當(dāng)?shù)闹悄芑?,能夠利用系統(tǒng)協(xié)調(diào)機(jī)制對(duì)整個(gè)工作面的設(shè)備進(jìn)行有效的控制,對(duì)開采可能遇到的問題進(jìn)行預(yù)判;最后還需要完善、全面的智能感知系統(tǒng)對(duì)工作面的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)分析,對(duì)工作面中突發(fā)的情況和變化進(jìn)行及時(shí)的反饋,以便修正開采行為,保證開采精度。

        結(jié)束語

        綜上所述,煤炭智能化開采在煤炭開采中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用,并且正在向著更智能、更靈活的方向不斷的發(fā)展,推動(dòng)著我國(guó)煤炭開采的可持續(xù)發(fā)展。

        參考文獻(xiàn)

        [1]王國(guó)法,李希勇,張傳昌,等.8m大采高綜采工作面成套裝備研發(fā)及應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2017,45.

        [2]王少鋒,董斌,周學(xué)武.信息融合技術(shù)在導(dǎo)彈群組協(xié)同控制設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù),2016(1):64-69.

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