姜秀雷

摘 ?要：改革開放以來，我國社會經(jīng)濟和科學技術得到了快速的發(fā)展和進步，人們對煤炭產(chǎn)品的需求量也不斷提高。在此背景下，需要我國煤礦企業(yè)對煤炭開采作業(yè)進行更新和優(yōu)化，切實提高我國煤炭行業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，不斷滿足人們?nèi)粘５氖褂眯枨?。在煤礦進行開采作業(yè)時和智能化技術進行深度融合能夠?qū)﹂_采效果給予充足的保障。所以，本文以煤礦綜采工作為例，重點分析了煤礦綜采工作面的智能化技術以及對裝備的管理，分析了裝備的應用和管理的趨勢。旨為切實提高煤炭綜采作業(yè)的質(zhì)量和效率，并給同行提供相應的理論參考。

關鍵詞：煤礦;綜采工作面;智能化;技術;裝備;管理

引言

目前我國互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進入了一個迅猛發(fā)展的時期，各個行業(yè)領域也因此都面臨著全新的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)，許多傳統(tǒng)的工業(yè)制造業(yè)都不得不與時俱進，緊跟時代發(fā)展的步伐，主動與互聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)深度融合，尋找契合點，向著互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展領域成功轉(zhuǎn)型。目前我國正處于轉(zhuǎn)型升級的重要節(jié)點，互聯(lián)網(wǎng)技術和傳統(tǒng)的領域正在進行有機融合，以此來幫助企業(yè)順利完成轉(zhuǎn)型，這一目標已經(jīng)成為了企業(yè)發(fā)展的共識和必然。因為煤礦開采工作中經(jīng)常受到安全因素和環(huán)境因素的干擾制約，因此在煤礦綜采工作面中融入智能化的技術和智能化的設備已經(jīng)是必然的發(fā)展趨勢和要求，幫助煤礦業(yè)實現(xiàn)無人化開采有著積極的現(xiàn)實意義[1]。

一、煤礦綜采工作面智能化技術和智能化設備發(fā)展現(xiàn)狀

在煤礦綜采工作面中所使用到的技術設備主要有采煤機、一鍵啟停運輸機、跟機自動裝備、液壓支架裝備和電液控制裝備等。由于高速光纖網(wǎng)絡在最近幾年中得到了高速的發(fā)展，綜采工作面和光纖網(wǎng)絡連接的模式正在逐漸覆蓋監(jiān)控系統(tǒng)，因此這一點也成為了實現(xiàn)全自動化和智能化的綜采工作面的重要決定因素。

運輸機、液壓支架以及采煤機都是綜采工作面中獨立存在的設備，這也是決定了三個設備對應著的不同控制形式，盡管對煤礦綜采面已經(jīng)實現(xiàn)了集中監(jiān)測的任務目標，但是因為較多外界因素的影響，綜采設備的功能仍然還有許多上升的空間，如果想要通過網(wǎng)絡技術對相關的資料進行搜集和傳遞，不僅要合理的設置監(jiān)控平臺，還要搭建一個控制系統(tǒng)，真正的通過視頻系統(tǒng)以及遙控系統(tǒng)對工作面實現(xiàn)自動控制的目標。

通過查閱文獻和研究結果可知，制約煤礦綜采工作面實現(xiàn)智能化發(fā)展的原因主要有以下幾點：第一，并未建立一個統(tǒng)一高效的通信平臺。通過煤礦綜采工作面延伸出的信息網(wǎng)絡，其最主要的工作是收集傳輸大數(shù)據(jù)視頻以及相關的信息資料，如果沒有建立一個統(tǒng)一的平臺，將會對信息資源的實效性共享產(chǎn)生較大的影響，換言之，也就是無法實時共享監(jiān)控設備中的數(shù)據(jù)信息。第二，工作面仍然不具備自動找直的功能?，F(xiàn)在許多發(fā)達國家已經(jīng)對工作面找直作業(yè)開展了深入的研究和分析，也獲得了一定的成績。比如，將自動系統(tǒng)與導航技術進行深入融合，并且對相關設備給予一定的功能，如自動找直、控制水平等，但是也此過程中也需要了解自動測量對位移和距離的要求是比較高的，如果測量的精準度無法達到標準要求，那么后續(xù)的工作則會很難開展。第三，工作面偶爾還會發(fā)生竄滑的情況。通常情況下煤層的結構是十分復雜的，對運行狀態(tài)下的刮板運輸機來說，如果遇到十分復雜的煤層結構，那么工作面會發(fā)生整體下滑的情況，嚴重時還會導致刮板機和轉(zhuǎn)載機之間的距離產(chǎn)生偏移和改變，不論是減小距離還是增大距離，都有很大的可能會發(fā)生安全事故，因此現(xiàn)在煤礦行業(yè)內(nèi)人們經(jīng)常熱議的話題就是如何徹底解決工作面竄滑的相關問題[2]。

職能化工作面包含了記憶識別機制、視頻系統(tǒng)、一鍵開關以及遠程控制系統(tǒng)等等，與安全感應技術、遠程控制技術和視頻技術等許多先進的科技進行了有效結合，吸取其長處和優(yōu)勢，完成了對綜采工作面進行總體控制的任務目標。

二、智能化工作面的開采技術應用

（一）智能液壓支架

根據(jù)我國目前所使用的綜采液壓支架而言，液壓支架的內(nèi)部結構和其內(nèi)部的蒂娜也控制系統(tǒng)從根本上來講兩者并沒有實現(xiàn)完美的融合。在綜采液壓支架的內(nèi)部完全融入電液控制系統(tǒng)，實現(xiàn)支架機械結構、控制裝置和傳感器等設備實現(xiàn)完美的融合，實現(xiàn)一體式的液壓支架結構，不但可以有效降低整體支架的生產(chǎn)成本，還可以促進智能化液壓支架的不斷發(fā)展。

想要遠程控制液壓支架，最關鍵的就是科學合理運用智能化技術中的遠程控制系統(tǒng)[3]。通過此項技術能夠在監(jiān)控中心直接對液壓支架控制臺進行操控，同時還可以利用工作面中的視頻界面等，實現(xiàn)輔助遠程控制等操作過程。

（二）智能采煤裝置

智能采煤裝置可以根據(jù)具體的采煤需求，科學合理的實現(xiàn)工作模式的切換過程，合理的利用傳感裝置，對采煤機以及其對應支架位置關系的工作狀態(tài)進行收集分析，并以此為依據(jù)，預測采煤機工作的軌跡，通過這樣的模式能夠更好地幫助采煤裝置和其他機械類型完成自動化的生產(chǎn)作業(yè)。將監(jiān)控系統(tǒng)安裝在智能采煤裝置中，能夠及時反饋出采煤機的具體工作信息，比如采煤機的位置或者采煤機的工作現(xiàn)狀等，同時還可以根據(jù)工作的實際需求通過中心控制系統(tǒng)對采煤機中的滾筒設置升降等指令，以此對采煤機實現(xiàn)遠程操作，將采煤過程的安全性和可靠性實現(xiàn)最大程度的提升優(yōu)化。

（三）視頻監(jiān)控技術

在煤礦開采作業(yè)中利用視頻監(jiān)控技術創(chuàng)造出一個三維形態(tài)的采煤環(huán)境，科學直觀的模擬實際的采礦作業(yè)以及相關工藝設備，在任何時候操作人員可以直接進入模擬的區(qū)域內(nèi)，以此來實現(xiàn)人機互動，徹底擺脫工作面施工的空間和時間等制約因素。另外通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)也能夠識別出事物運動的具體種類、設備信息以及不同的狀態(tài)等，甚至還能夠?qū)υO備的運行規(guī)律進行模擬，通過這樣的方式能夠確定空間狀態(tài)，并且還能夠創(chuàng)造出一個與實際環(huán)境幾乎完全相同的虛擬化空間，為煤礦開采作業(yè)提供一個更加系統(tǒng)化、準確化的信息數(shù)據(jù)，最終對整體的生產(chǎn)流程實現(xiàn)優(yōu)化。

三、煤礦綜采職能技術和設備分析

在實現(xiàn)綜采智能化目標的過程中，最關鍵的是要有來自科學技術以及設備給予的支持。比如設備定位技術、安全感應技術、直線度調(diào)控技術以及圖像處理技術等等。筆者查閱相關的資料并進行歸納總結后，將現(xiàn)有的集中主要技術和設備進行概括。

（一）綜采職能技術

（1）監(jiān)控技術

在綜采工作面中自動技術已經(jīng)使用了較長的時間，為初步實現(xiàn)智能化目標奠定了良好的基礎。但是，如果想要徹底實現(xiàn)智能化無人開采的目標，仍然還有較多的問題需要結局。通過研究可知，難以實現(xiàn)綜采工作面的目標是因為阻礙推進的原因較多，只有將理論知識和具體的實踐進行結合，并且對目前的發(fā)展現(xiàn)狀加以分析，以此作為基礎，通過固定的模型對相關數(shù)據(jù)進行搜集統(tǒng)計，再根據(jù)統(tǒng)籌分析的方式，將制約其發(fā)展的因素進行總結，才能有序開展后續(xù)的工作內(nèi)容[4]。

目前在煤礦開采作業(yè)中已經(jīng)大范圍的運用了智能技術，如防碰撞技術和監(jiān)控技術。從視頻監(jiān)控方面來講，在綜采工作面中可以通過虛擬現(xiàn)實技術和模擬系統(tǒng)對真實的環(huán)境進行模擬，交互功能不斷得到應用的同時也適當減少了工作人員進入系統(tǒng)時的時空限制，有效提高了工作效率。除此之外，還能夠模擬三維環(huán)境、處理所輸入的信息、物體識別等，通過計算機將采礦作業(yè)的情況真實的展現(xiàn)在工作人員面前，最大程度的避免了潛在安全問題的發(fā)生。

（2）支架防碰撞

綜采工作面得到持續(xù)推進的方法如下：第一，工作人員提前對設備運行情況的程序進行設置，并且對設備的故障率、使用頻率以及運行的時長進行分析，確保準確的搜集到和設備故障相關的數(shù)據(jù)信息，為日后的工作提供參考支持;第二，對工作面實現(xiàn)精準控制，利用類似高準確度的定位技術，全面控制支架，通過推移的過程實現(xiàn)最終目的。

防碰撞系統(tǒng)在目前采礦作業(yè)中已經(jīng)得到了個廣泛的應用，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：第一，確保工作人員能夠準備接收到警保的信號;第二，安全保護采煤機械。防碰撞系統(tǒng)的運行原理是：當采煤機遇到障礙時通過探測技術進行全面的感知，如果采煤機前方存在不明事物那么會導致其無法正常運行，那么防碰撞系統(tǒng)就會自動停止采煤機運作，利用信號傳遞的方式給工作人員帶來反饋，保證障礙能夠得到及時清理，盡快恢復采煤機的正常運行。

（二）綜采智能設備

（1）運輸機

在智能刮板運輸機的結構中，采煤機能夠為自己的運行提供強有力的支持，對平直度檢測工作和直線度檢測工作產(chǎn)生了直接的決定作用，都面臨著十分嚴格的要求。想要使運煤效率達到預期的成果，關鍵的設備就是采煤機和實時監(jiān)測運輸機，通過這兩種設備能夠有效避免采礦作業(yè)出現(xiàn)下滑或者運動等問題，有效避免了不良影響的產(chǎn)生。此外，這兩種設備能夠提高采礦作業(yè)的準確程度，工作人員需要對其提高重視程度[5]。

（2）采煤機

筆者通過研究可知，智能采煤機的優(yōu)勢在于根據(jù)采煤工藝切換工作的模式，通過微電腦系統(tǒng)內(nèi)置的傳感器裝置，搜集處理設備和設備支架的位置以及運行的實際情況，根據(jù)信息再對設備未來的運行軌跡進行預判，高度契合采煤機和其他設備同時作業(yè)的時間。另外，在監(jiān)控中心內(nèi)部安裝遠程操作臺，將監(jiān)控采礦作業(yè)設備的位置信息及相關信息通過檢測系統(tǒng)傳達至操作臺，然而視頻系統(tǒng)的作用就是對設備發(fā)布升降命令，通過網(wǎng)絡通信技術、數(shù)據(jù)通信，確保操作臺能夠及時收到系統(tǒng)所發(fā)出的指令，使采煤機真正的通過遠程控制實現(xiàn)智能化工作。

（3）液壓支架

液壓支架目前內(nèi)部系統(tǒng)仍然缺乏一個統(tǒng)一的系統(tǒng)結構，這里的內(nèi)部系統(tǒng)結構即除去電液控制系統(tǒng)和液壓支架，在結構上沒有得到統(tǒng)一所產(chǎn)生的影響，換言之也就是液壓支架從始至終都作為智能設備的附屬品而存在。想要切實解決這個問題，最關鍵的就是科學合理的整合液壓支架和電液控制系統(tǒng)，并以此為基礎，利用控制器、機械結構和結合傳感器的方式，保證支架的建成成本能夠得到較大的下降空間。在一體化目標設備實現(xiàn)的基礎下，通過液壓支架展現(xiàn)出的自動化以及智能化水平更加符合預期計劃。比如，國內(nèi)某煤礦就通過遠程控制系統(tǒng)，通過對遠程臺的設置，結合視頻技術，合理的控制液壓支架和相關的設備，保證在日常作業(yè)中其價值能夠得到充分體現(xiàn)。

四、煤礦綜采工作的發(fā)展方向及展望

（一）視頻技術

未來將圍繞采煤機、液壓支架和運輸機展開相關的討論，通過對監(jiān)控技術和信息技術的科學應用，在綜采工作面中不斷實現(xiàn)遙測、遙視和遙信等目標。另外利用遠程監(jiān)控設備狀態(tài)的方式，科學合理的對故障設備進行預測，為智能化系統(tǒng)設備的高效運行提供強有力的支持和保障。同時工作人員還要具備一定的系統(tǒng)調(diào)控能力，這樣才能得到較為明顯的加強[6]。

（二）測量技術

綜采工作面或者巷道，二者都屬于狹長測量的對象，在此類環(huán)境下液壓支架等設備在無形中增加了測量的難度，但是在采礦作業(yè)中復雜的煤層結構和地理環(huán)境，成為了設備實現(xiàn)可視測量目標的關鍵因素。盡管在綜采工作面中都使用激光定位的定位技術，但是在進行切割作業(yè)時會產(chǎn)生大量的煤塵，這一現(xiàn)象導致測量結果無法真實準確的發(fā)映出實際的情況。所以創(chuàng)新原有的測量技術是十分有必要的，未來的研究重點應該放在直線度測量及其控制技術，工作人員應當給予充分的重視。

（三）識別技術

在智能化綜采工作面的發(fā)展過程中，最關鍵的就是自動識別技術。相關工作人員應該根據(jù)煤巖防落的基本需求，建立相應的數(shù)學模型，并且利用信息技術，對算法進行有效控制和識別，只有通過這樣的方式才能夠給識別技術創(chuàng)造研發(fā)的條件。目前有約為20種的煤巖分界傳感系統(tǒng)，如，煤礦工作者中人盡皆知的振動頻譜傳感和記憶程序控制，這兩種系統(tǒng)并沒有成功進行過渡，所以識別技術的價值從始至終都沒有得到驗證。但是由于作業(yè)環(huán)境的復雜程度，增加了煤巖分界的辨別難度，只對不斷研發(fā)分辨率適宜的傳感器，使采煤機滾筒實現(xiàn)自動調(diào)高的目的，才能有效解決以上問題。所以，在條件允許的情況下工作人員應該花費更多的時間和精力，研究組合調(diào)高技術，對國外大力推廣和實施的記憶智能程控等相關技術進行深入研究，最大程度的滿足我國煤礦作業(yè)時所提出的需求，如雷達監(jiān)測技術。

五、結束語

總而言之，在煤礦綜采工作面的采煤工作中融合智能化技術，企業(yè)應該根據(jù)實際的需求和發(fā)展的情況，合理運用智能化的采煤工作面，另外也應該對設備給予良好的管理。只有這樣才能夠充分發(fā)揮出智能化技術在采煤工作面中的優(yōu)勢，切實提高煤礦綜采工作面的質(zhì)量、作業(yè)效率以及安全性，給企業(yè)發(fā)展提供保障，實現(xiàn)企業(yè)健康穩(wěn)定的發(fā)展。

參考文獻

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[3]于彬，崔中桐，游吉.新田煤礦1901工作面智能化綜采設備系統(tǒng)的應用技術研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2021（02）：88-89.

[4]靳鵬飛.煤礦綜采工作面智能化技術及裝備發(fā)展研究[J].能源與節(jié)能，2019（03）：140-141+143.

[5]王祥.煤礦綜采工作面智能化技術及裝備發(fā)展研究[J].冶金管理，2019（05）：84+86.

[6]張彩峰.塔山煤礦綜采放頂煤工作面智能化開采技術的探討及應用[J].煤礦機電，2018（02）：68-73.

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