于德宇

摘 要：得益于我國(guó)科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，智能化發(fā)展已經(jīng)成為煤炭行業(yè)的主要發(fā)展趨勢(shì)，越來(lái)越多煤礦企業(yè)開(kāi)始重視對(duì)智能化綜采技術(shù)的引進(jìn)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在顯著提升煤礦開(kāi)采效率與質(zhì)量的同時(shí)，降低煤炭開(kāi)采受到人員安全事故出現(xiàn)的影響。鑒于此，本文從煤礦智能化綜采技術(shù)現(xiàn)狀的分析入手，并提出對(duì)智能化綜采技術(shù)發(fā)展的展望。

關(guān)鍵詞：綜采技術(shù);發(fā)展;煤礦智能化;現(xiàn)狀

目前煤炭資源仍是我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)建設(shè)消耗量最多的資源，在“十四五”戰(zhàn)略規(guī)劃提出的背景下，國(guó)家對(duì)于煤炭資源的開(kāi)采與利用提出更高要求，并強(qiáng)調(diào)先進(jìn)智能技術(shù)與煤炭領(lǐng)域的融合發(fā)展。截止到目前，我國(guó)煤礦智能化發(fā)展已經(jīng)初具成效，但是受限于環(huán)境復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)條件等方面的影響，使得部分煤礦仍無(wú)法做到對(duì)智能化綜采的引進(jìn)與應(yīng)用，進(jìn)而對(duì)煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重制約。

1.煤礦智能化綜采技術(shù)

1.1智能化綜采新模式

目前煤礦綜采作業(yè)中智能化工作模式的應(yīng)用已經(jīng)取得初步成效，以黃陵一號(hào)煤礦為例，依據(jù)對(duì)煤礦地質(zhì)條件、企業(yè)經(jīng)濟(jì)能力的分析，創(chuàng)設(shè)可視化遠(yuǎn)程干預(yù)智能化操控模式，做到以人員安全值守為前提，通過(guò)無(wú)人跟機(jī)作業(yè)來(lái)實(shí)現(xiàn)綜采效率與質(zhì)量的顯著提升。在實(shí)際綜采作業(yè)期間，采煤裝備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，工作人員僅需遠(yuǎn)程控制即可保證工作面綜采的順利進(jìn)行[1]。相較于以往總體協(xié)調(diào)、單機(jī)為主的控制模式，智能化遠(yuǎn)程控制模式能夠加強(qiáng)彼此的聯(lián)系與制約，以更為智能的方式控制綜采作業(yè)的整體化開(kāi)展。

1.2智能化綜采技術(shù)

縱觀現(xiàn)階段我國(guó)煤礦智能化綜采的發(fā)展，涉及到以下技術(shù)的應(yīng)用：

（1）自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)。將高清傳感器設(shè)備安設(shè)于采煤機(jī)牽引位置，將采集的相關(guān)信息利用處理模塊進(jìn)行分析計(jì)算，將精準(zhǔn)位置信息實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)控中心，確保綜采期間操作人員可動(dòng)態(tài)化掌握采煤裝備的運(yùn)行情況。以黃陵一號(hào)煤礦為例，依據(jù)對(duì)煤礦實(shí)際情況的分析，進(jìn)行22道采煤截割程序的開(kāi)發(fā)，相較于傳統(tǒng)開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用，新型自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)能夠做到對(duì)端頭支架自動(dòng)跟機(jī)拉架、回刀掃煤不徹底、推溜等問(wèn)題的有效避免。

（2）遠(yuǎn)程控制技術(shù)。煤礦開(kāi)采期間應(yīng)用遠(yuǎn)程控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)以地面遠(yuǎn)程干預(yù)的形式來(lái)控制地下開(kāi)采系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的構(gòu)建涉及到地面監(jiān)控、工作面監(jiān)控、數(shù)據(jù)通訊、設(shè)備控制等系統(tǒng)的組成。其中地面監(jiān)控系統(tǒng)組成包括語(yǔ)音系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟硬件以及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等[2]。遠(yuǎn)程控制技術(shù)的運(yùn)行原理主要是以綜采工作面為載體進(jìn)行設(shè)備控制系統(tǒng)安設(shè)，井下通訊系統(tǒng)負(fù)責(zé)進(jìn)行設(shè)備信息、畫(huà)面等的集成，然后利用井上下環(huán)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸，以地面監(jiān)控為接收載體顯示地下設(shè)備運(yùn)行畫(huà)面。綜采期間操作人員可通過(guò)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)做到對(duì)設(shè)備啟停、自動(dòng)化開(kāi)采、故障診斷預(yù)警、歷史數(shù)據(jù)保存等方面的控制。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的構(gòu)建能夠有效取代傳統(tǒng)的井下監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)通過(guò)地面設(shè)備操作來(lái)降低煤礦出現(xiàn)人員傷亡事故的概率。另外，我國(guó)在遠(yuǎn)程控制的基礎(chǔ)上衍生設(shè)計(jì)出隨動(dòng)操作平臺(tái)，能夠做到實(shí)時(shí)顯示支架跟機(jī)過(guò)程中具體架號(hào)信息與位置信息，并以操作臺(tái)數(shù)碼管為主要顯示載體。若綜采作業(yè)期間出現(xiàn)丟架的現(xiàn)象，可做到第一時(shí)間利用撥碼鈕進(jìn)行架號(hào)的選擇，進(jìn)行支架動(dòng)作的遠(yuǎn)程控制。

（3）負(fù)荷反饋采煤控制技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用主要是集成高壓變頻器、摩擦限矩器、高壓電機(jī)、行星減速器等構(gòu)件進(jìn)行刮板運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)的改良，然后結(jié)合對(duì)智能控制系統(tǒng)的配套應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行期間將運(yùn)輸機(jī)的速度依照煤流負(fù)荷大小進(jìn)行智能自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)為采煤系統(tǒng)運(yùn)行增設(shè)智能啟動(dòng)、鏈條自動(dòng)張緊、煤量檢測(cè)、功率協(xié)調(diào)等功能。綜采作業(yè)過(guò)程中對(duì)運(yùn)輸機(jī)煤流分別負(fù)荷的自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化檢測(cè)分析，在此基礎(chǔ)上融合對(duì)變頻技術(shù)應(yīng)用來(lái)達(dá)到采裝運(yùn)自動(dòng)協(xié)調(diào)的目的[3]。

2.煤礦智能化綜采發(fā)展現(xiàn)狀分析

縱觀現(xiàn)階段我國(guó)智能化綜采技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，盡管在諸多煤礦綜采中智能化技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)取得初步成效，但是仍存在些許問(wèn)題亟待解決，具體包括：（1）設(shè)備可靠性。要想最大化體現(xiàn)出智能化綜采的效益與功能，需要以穩(wěn)定、可靠的設(shè)備為前提，但是當(dāng)前智能化綜采設(shè)備的應(yīng)用仍無(wú)法達(dá)到預(yù)期可靠性要求，例如截割傳感器應(yīng)用精度相對(duì)較差，且受限于安裝技術(shù)、設(shè)備質(zhì)量等方面的影響，使得機(jī)載穩(wěn)定性效果不理想。再如智能化控制系統(tǒng)運(yùn)行期期間受到多方面因素的影響，頻繁出現(xiàn)卡頓、死機(jī)等現(xiàn)象，亟需加大對(duì)高性能、高穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)力度[4]。（2）工作面連續(xù)推進(jìn)。綜采作業(yè)期間輸送機(jī)保直是高效運(yùn)行的關(guān)鍵所在，但是受到礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜、無(wú)法可視測(cè)量等方面的影響，使得輸送機(jī)“保直”難度相對(duì)較大。再加上當(dāng)前使用的液壓支架在運(yùn)行動(dòng)作方面難以保持完全一致，使得礦井工作面的直線度控制難以達(dá)到預(yù)期要求。此外，現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)于輸送機(jī)自動(dòng)找直技術(shù)的研究相對(duì)較少，使得智能綜采模式的開(kāi)展受到不同程度的影響。

3.煤礦智能化綜采技術(shù)發(fā)展

為實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭領(lǐng)域的智能化發(fā)展，可結(jié)合以下方向來(lái)發(fā)展智能化綜采技術(shù)：（1）智能裝備技術(shù)。即做到對(duì)工作面自動(dòng)找直、煤巖識(shí)別、無(wú)線通信等技術(shù)的深入研究，進(jìn)一步提升綜采作業(yè)期間信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，并以更為智能的采煤設(shè)備來(lái)支撐綜采作業(yè)的高質(zhì)量開(kāi)展，通過(guò)對(duì)自動(dòng)找直技術(shù)研究的繼續(xù)加深，實(shí)現(xiàn)對(duì)刮板運(yùn)輸機(jī)的自適應(yīng)控制。（2）智能導(dǎo)航技術(shù)研究。未來(lái)繼續(xù)加大對(duì)開(kāi)采設(shè)備自動(dòng)定位技術(shù)的研究，將導(dǎo)航、光電與計(jì)算機(jī)等技術(shù)集成應(yīng)用，在進(jìn)一步提升智能化綜采控制水平的同時(shí)，以更為科學(xué)的三維空間定位來(lái)支撐綜采作業(yè)的順利進(jìn)行，并有助于提升地質(zhì)勘探質(zhì)量。（3）巡檢機(jī)器人研究。未來(lái)煤礦機(jī)器人的研究勢(shì)必會(huì)成為熱門(mén)研究方向[5]。巡檢機(jī)器人的開(kāi)發(fā)能夠有效取代以往人工維護(hù)、管理工作面的工作，將相關(guān)智能傳感器安設(shè)于機(jī)器人上，結(jié)合智能邏輯控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采工作面的智能化巡檢，真正實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采作業(yè)的無(wú)人化、智能化開(kāi)展。（4）智能化掘進(jìn)技術(shù)。即做到繼續(xù)加大對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的研究力度，結(jié)合對(duì)未來(lái)我國(guó)煤礦開(kāi)采發(fā)展的預(yù)測(cè)，重視對(duì)協(xié)調(diào)、高效、連續(xù)掘進(jìn)工作面的打造，實(shí)現(xiàn)以智能化綜采來(lái)支撐我國(guó)煤炭行業(yè)的可持續(xù)化發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，現(xiàn)階段我國(guó)煤礦綜采的智能化發(fā)展已經(jīng)成為必然，諸多先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用也為提升煤礦綜采效率、質(zhì)量以及安全提供重要幫助。但是在多方面條件的限制下，目前智能化綜采發(fā)展仍有些許問(wèn)題亟待解決。鑒于此，未來(lái)需繼續(xù)加大對(duì)智能化綜采領(lǐng)域的研究力度，在明確智能化綜采發(fā)展方向的基礎(chǔ)上，通過(guò)開(kāi)發(fā)更為穩(wěn)定、可靠的技術(shù)來(lái)支撐煤炭領(lǐng)域的智能化、無(wú)人化發(fā)展。

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