趙鵬程

沙曲一號煤礦智能化研究小組 山西呂梁 033300

煤炭是中國的主要能源，保證其安全高效開采具有十分重要的意義。經(jīng)過多年的發(fā)展，煤礦開采技術(shù)實現(xiàn)了由炮采向綜采向智能化開采的轉(zhuǎn)化，開采效率和安全性大幅度提高，例如礦井的生產(chǎn)效率大幅度提高，工人的勞動強度大幅度降低、百萬噸死亡人數(shù)大幅下降。為了響應(yīng)國家一優(yōu)三減、機械化換人，自動化減人號召和進一步提升煤礦生產(chǎn)的效率及安全性，煤礦企業(yè)開始研究智能化開采技術(shù)。所謂的“智能開采技術(shù)”，就是在綜采技術(shù)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)無人化及自動化開采。然而中國現(xiàn)在還處于智能化開采的初級階段，很多技術(shù)還有待突破。因此，研究智能化綜采工作面設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)是十分必要的[1]。

1 智能化綜采工作面系統(tǒng)概述

一般來說，智能工作面系統(tǒng)可以分為集控系統(tǒng)、工作面監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)備姿態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。各個系統(tǒng)間靠著網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)的交換。由于系統(tǒng)劃分不明確造成智能化工作面系統(tǒng)的整體性大打折扣，所以先對子系統(tǒng)進行分析。采煤機控制系統(tǒng)是對采煤機運行過程、運行狀態(tài)、故障預(yù)警及診斷等進行多位一體的控制系統(tǒng)。通過在采煤機安裝感知元件及對感知元件進行分。支架電液控制系統(tǒng)是由支架控制單元構(gòu)成，在每個支架上布置壓力傳感器、電磁驅(qū)動器、支架控制器等。支架控制單元通過連接器進行連接，構(gòu)建完整網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[2]。

2 煤礦智能化綜采工作面設(shè)計

2.1 智能化綜采工作面系統(tǒng)構(gòu)成

與傳統(tǒng)的綜采工作面不同的是，智能化綜采工作面更加復(fù)雜，需要控制的信息和設(shè)備也更多。智能化綜采工作面由多個智能控制子系統(tǒng)組成。智能化綜采工作面主要由工作面定位系統(tǒng)、圍巖控制系統(tǒng)及運輸控制系統(tǒng)組成，包含井下定位、井下視頻、裝備操作和機器人控制4個基礎(chǔ)平臺，其實現(xiàn)的關(guān)鍵在于智能化開采的成套設(shè)備。由此可見，要實現(xiàn)智能化開采，就要突破各種關(guān)鍵的控制技術(shù)。信息傳輸和處理是智能控制所要用到的核心技術(shù)，而各種硬件設(shè)備是實現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。智能化開采可以實現(xiàn)遠程在線控制和自動化控制，具有較高的效率。

2.2 綜采工作面找直技術(shù)

在煤炭實際開采過程當(dāng)中，煤炭表面的平整度以及液壓支架的直線度對綜采工作面是否穩(wěn)定會產(chǎn)生嚴重的影響，這會直接導(dǎo)致產(chǎn)出質(zhì)量以及產(chǎn)出效率，從而影響企業(yè)效益。因此，在實際煤炭開采工作中，為了使綜采工作面的智能化以及開采工作運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性都得到進一步的提升，就需要對綜采工作面的找直技術(shù)進行改進、優(yōu)化并加強。通過對綜采工作面找直技術(shù)的優(yōu)化，并利用自動化的巡邏檢查設(shè)備、導(dǎo)航儀以及熱成像儀等設(shè)備儀器，來實現(xiàn)井下采礦作業(yè)全流程的實時動態(tài)監(jiān)控，并對相關(guān)設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況，原煤炭礦石周圍的環(huán)境等信息進行收集、加工、處理以及分析，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)最終匯總得出的結(jié)論，來控制綜采工作面自動修正找直，從而提高整個礦井的工作效率以及產(chǎn)出質(zhì)量。

2.3 工作面交互式監(jiān)控

在綜采面采煤工作中，采煤機、傳輸機以及液壓支架作為其具體工作中的重要工具之一，對于采煤工作效率的提高有著極為顯著的作用。而對它們進行交互式監(jiān)控，對于煤炭開采工作的順利進行有著較為直接的影響。通過對相關(guān)施工設(shè)備的交互式監(jiān)控，從而使得煤炭企業(yè)能夠?qū)γ禾块_采工作中的各個環(huán)節(jié)進行嚴格管控，從而有效減少施工事故發(fā)生的概率，切實保障工作效率。全局監(jiān)控技術(shù)和坐標(biāo)式測量技術(shù)作為交互式監(jiān)控中主要的兩種監(jiān)控技術(shù)，對于煤炭開采工作狀況的改進有著較為重要的作用。所謂的全景監(jiān)控技術(shù)就是對綜采工作面各個工作點的畫面進行切換和拼接，從而使得有關(guān)管理部門能夠?qū)φ麄€工作面進行全面監(jiān)控，及時調(diào)整工作部署，從而有效提高采煤工作的安全性。坐標(biāo)式測量技術(shù)主要是針對施工設(shè)備的安裝進行監(jiān)控，從而確保設(shè)備安裝的準(zhǔn)確性，有效保證工作效率[3]。

2.4 遠程人工干預(yù)液壓支架自動化運作

液壓支架運作環(huán)境較為復(fù)雜，為了使液壓支架能夠正常運作，一般需要大量技術(shù)員工對液壓支架進行實時動態(tài)監(jiān)控，那么這必然會造成大量人力資源的浪費以及公司成本的增加，更重要的是針對出現(xiàn)的問題不能夠及時的發(fā)現(xiàn)，就會導(dǎo)致信息反饋不及時，產(chǎn)生的問題得不到及時的解決，最終會造成整體煤炭開采工作的整個運作效率低下。如果可以實現(xiàn)液壓支架的運作能夠處于實時的監(jiān)控狀態(tài)之下，那么這將會大大提高煤炭開采工作的運作效率。該技術(shù)主要是以實現(xiàn)液壓支架控制系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相融合的形式，通過視頻監(jiān)控部門可以實現(xiàn)操作環(huán)境處于可視化的狀態(tài)，同時通過該監(jiān)控系統(tǒng)遠程操作控制還可以實現(xiàn)液壓支架能在復(fù)雜的環(huán)境下自動運轉(zhuǎn)，并能夠收集運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)以及相關(guān)信息，之后系統(tǒng)會對該信息進行自動整理、分析并報送給相關(guān)部門。

3 結(jié)語

綜上所述，相較于傳統(tǒng)采煤技術(shù)，綜采面采煤技術(shù)作為一種較為系統(tǒng)性的采煤技術(shù)，是多種采煤技術(shù)綜合應(yīng)用。而智能化作為綜采工作面采煤技術(shù)的最終發(fā)展趨勢，是當(dāng)前社會生產(chǎn)資源需求對于煤炭企業(yè)提出的要求，所以煤炭企業(yè)應(yīng)當(dāng)能夠積極研發(fā)新的采煤技術(shù)，從而盡快實現(xiàn)綜采面采煤技術(shù)的智能化，有效提高煤炭企業(yè)的工作效率和經(jīng)濟效益。