李世先 岳偉 郝長淼

關(guān)鍵詞：綜采工作面;智能化;開采;技術(shù)

基于人工智能技術(shù)的進(jìn)步，人們業(yè)已處在智能化社會(huì)時(shí)代中，一系列領(lǐng)都應(yīng)用智能化技術(shù)，煤礦產(chǎn)業(yè)也是如此。常規(guī)的綜采技術(shù)較難提升煤礦開采產(chǎn)能以及確保開采的安全性，因此智能化開采技術(shù)的應(yīng)用顯得非常關(guān)鍵。尤為關(guān)鍵的是，5G通訊技術(shù)的應(yīng)用使煤礦開采的智能化水平提升。

1綜采工作面智能化開采的關(guān)鍵技術(shù)

1.1液壓支架跟機(jī)自動(dòng)化技術(shù)

液壓支架跟機(jī)自動(dòng)化技術(shù)指的是立足于采煤機(jī)位置，根據(jù)煤礦開采工藝，結(jié)合采煤機(jī)工作情況、工作面傾角和頂板壓力、液壓支架姿態(tài)等劃分生產(chǎn)過程為各種階段，明確適宜的割煤工藝，自動(dòng)控制液壓支架中部跟機(jī)、端頭清浮煤、轉(zhuǎn)載機(jī)等，該技術(shù)可以確保工作面有序銜接生產(chǎn)情況，從而提升生產(chǎn)的高效性和安全性。液壓支架跟機(jī)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)確定采煤機(jī)位置、確保智能工作面設(shè)備工作情況的正常、準(zhǔn)確設(shè)計(jì)電液控制參數(shù)，以及有效控制采煤機(jī)運(yùn)行速度，以確保工作面的穩(wěn)步推進(jìn)。

1.2采煤機(jī)記憶截割技術(shù)

采煤機(jī)記憶截割技術(shù)指的是立足于液壓支架跟機(jī)自動(dòng)化，根據(jù)支架象限轉(zhuǎn)換點(diǎn)與跟機(jī)階段分割采煤機(jī)記憶割煤象限，以及根據(jù)示范刀記錄的姿態(tài)參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)、滾筒高度軌跡開展智能化運(yùn)算，以使記憶截割模板形成，在自動(dòng)截割時(shí)持續(xù)調(diào)整誤差，保障工作面采煤機(jī)記憶割煤切換和液壓支架全工作面自動(dòng)化控制的匹配，以使自動(dòng)減速、加速、臥底、調(diào)高等目的實(shí)現(xiàn)，減小人工干預(yù)的幾率以及提升自動(dòng)化跟機(jī)效率。

1.3工作面視頻監(jiān)控技術(shù)

工作面視頻監(jiān)控技術(shù)可以在工作面延伸試聽感官，將攝像儀安裝在工作面及時(shí)跟蹤采煤機(jī)，這樣一來，視頻拼接和跟機(jī)推送的目的任務(wù)自動(dòng)完成，從而可以遠(yuǎn)程監(jiān)控工作面。

1.4遠(yuǎn)程集中監(jiān)控技術(shù)

遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)可以在控制中心監(jiān)控液壓支架、泵站、三機(jī)等，以及對(duì)采煤主機(jī)、開關(guān)、泵站、三機(jī)、電液控主機(jī)的監(jiān)控信息進(jìn)行匯總，然后向一系列主機(jī)分發(fā)相關(guān)信息。

2綜采工作面智能化開采存在的技術(shù)問題和解決策略

2.1采煤機(jī)智能調(diào)高

采煤機(jī)智能調(diào)高即結(jié)合各種煤層賦存現(xiàn)狀對(duì)搖臂高度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，進(jìn)而準(zhǔn)確截割煤層。當(dāng)今，智能化采煤系統(tǒng)重點(diǎn)結(jié)合記憶截割模板準(zhǔn)確調(diào)節(jié)采煤機(jī)搖臂高度，此環(huán)節(jié)是借助截割曲線（固定模式）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)截割，跟復(fù)雜多變的煤層賦存現(xiàn)狀不適應(yīng)。以控制邏輯作為視角而言，想要實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)截割準(zhǔn)確度的提升，應(yīng)對(duì)煤巖體分界面進(jìn)行實(shí)時(shí)感知，確保準(zhǔn)確識(shí)別煤巖，因?yàn)槊簬r體的物理特性和賦存狀況的不確定性非常大，再者紅外線和雷達(dá)探測(cè)技術(shù)較難提升控制的準(zhǔn)確性。為此，需要分析煤層截割參數(shù)動(dòng)態(tài)、智能模擬推演、地質(zhì)信息精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、智能擬合最佳截割曲線的工藝技術(shù)，以精準(zhǔn)控制煤礦生產(chǎn)。

2.2液壓支架群組跟圍巖的智能耦合自適

煤礦機(jī)械化開采的重要設(shè)備是液壓支架群組。當(dāng)今，煤礦可以自動(dòng)調(diào)整液壓支架群組，然而，液壓支架動(dòng)作控制的協(xié)調(diào)性和精準(zhǔn)性還面臨一些缺陷。為此，非常有必要探究液壓支架群組跟圍巖的智能耦合自適應(yīng)，這需要液壓支架有著實(shí)時(shí)改變支護(hù)狀態(tài)、智能優(yōu)化支護(hù)參數(shù)、自主感知的作用。當(dāng)前液壓支架群組的探究方向概括為下面三點(diǎn)：一是液壓支架群組支護(hù)參數(shù)跟支護(hù)應(yīng)力場(chǎng)分布的聯(lián)系。二是分析液壓支架群組支護(hù)阻力的改變特性。三是構(gòu)建圍巖跟液壓支架群組耦合的條件。其一是液壓支架架構(gòu)自主控制。而要想智能化控制液壓支架，實(shí)現(xiàn)支架推移速度、工作阻力、初撐力、護(hù)幫力的優(yōu)化是非常關(guān)鍵的，當(dāng)前時(shí)期，煤礦應(yīng)創(chuàng)新常規(guī)支架構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)支架可調(diào)節(jié)范圍的增加，從而跟特殊地質(zhì)狀況下各種采高煤層的開采條件相符合。其二是液壓支架狀態(tài)自主感知功能控制。支架自主感知控制重點(diǎn)結(jié)合立柱壓力感知進(jìn)行，其對(duì)巖層破壞性的探測(cè)、運(yùn)行環(huán)境以及支架頂板破斷狀態(tài)的感知依舊具備非常大的提高空間，實(shí)現(xiàn)液壓支架自主感知功能的強(qiáng)化和改進(jìn)還需要進(jìn)一步分析工作面超前壓力的事先感知預(yù)報(bào)、完善液壓支架重要部位受力狀況、自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作面俯角和仰角。

2.3工作面的直線推進(jìn)控制

推移過程中的液壓支架群組受到工作面地質(zhì)構(gòu)造、工作面仰、俯采及浮煤對(duì)刮板輸送機(jī)推移行程以及推移耳軸的配合間隙等諸多因素的影響，每一次的推進(jìn)都面臨相應(yīng)的偏差，偏差的累積常常導(dǎo)致一系列液壓支架推進(jìn)進(jìn)度的差別，刮板運(yùn)輸機(jī)表現(xiàn)的狀態(tài)為錯(cuò)落不齊，這不利于工作面順著直線推進(jìn)，還會(huì)損壞啞鈴銷以及導(dǎo)致刮板運(yùn)輸機(jī)的彎曲等，不利于保障工作面生產(chǎn)的安全性。當(dāng)今，不少礦井在工作面直線推進(jìn)尺度的確定上往往應(yīng)用紅外光束或拉線的方式進(jìn)行，即結(jié)合具體測(cè)量結(jié)果人工調(diào)直刮板運(yùn)輸機(jī)，這種技術(shù)的效率不高，跟工作面智能化開采的需要不符合。鑒于此，引入激光對(duì)位技術(shù)和慣導(dǎo)定位技術(shù)對(duì)工作面進(jìn)行直線度智能化控制，其中，利用慣導(dǎo)定位技術(shù)應(yīng)用效果良好，基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)工作面直線推進(jìn)的智能化控制，該技術(shù)在采煤機(jī)上安裝陀螺儀，實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)的精確定位，在采煤機(jī)的推進(jìn)過程中，實(shí)時(shí)記錄采煤機(jī)的截割情況并繪制截割軌跡，液壓支架根據(jù)繪制的截割軌跡對(duì)推移行程進(jìn)行修正，通過三方聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)工作面的直線推進(jìn)。

3結(jié)論

綜上所述，綜采工作面智能化開采的關(guān)鍵技術(shù)有液壓支架跟機(jī)自動(dòng)化技術(shù)、采煤機(jī)記憶截割技術(shù)、工作面視頻監(jiān)控技術(shù)、遠(yuǎn)程集中監(jiān)控技術(shù)等，根據(jù)綜采工作面智能化開采存在采煤機(jī)智能調(diào)高問題需要分析最佳截割曲線的工藝技術(shù)，液壓支架群組跟圍巖的智能耦合自適應(yīng)需要實(shí)現(xiàn)液壓支架自主感知功能的強(qiáng)化和改進(jìn)，而工作面的直線推進(jìn)控制需要引入激光對(duì)位技術(shù)和慣導(dǎo)定位技術(shù)。

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作者簡介：

李世先（1994.12-），男，漢族，山西朔州人，大學(xué)本科，助理工程師，技術(shù)員，研究方向：采礦工程。