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        煤礦智能化系統(tǒng)在復雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用探討

        2022-07-16 08:18:10溫磊劉偉
        科學與財富 2022年4期
        關(guān)鍵詞:復雜地質(zhì)條件煤礦智能化

        溫磊 劉偉

        摘? 要:煤炭是我國一次能源中最經(jīng)濟、可靠的資源,煤礦智能化是實現(xiàn)煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐。煤礦智能化建設(shè)可以使煤炭產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量、高水平發(fā)展。符合當前智慧綠色發(fā)展和清潔高效利用的路徑。提高煤炭產(chǎn)能和質(zhì)量是煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必要前提。為解決地質(zhì)條件復雜導致工作面工作效率低下、人工成本高、人為影響大等問題,結(jié)合國家相關(guān)文件精神,提出了煤礦智能化開采及智慧礦山建設(shè)框架。本文主要討論煤礦智能化系統(tǒng)在復雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用,以供參考。

        關(guān)鍵詞:煤礦;智能化;復雜地質(zhì)條件;應(yīng)用

        引言

        我國目前正處于轉(zhuǎn)型、現(xiàn)代化和結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵時期,在網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)深度融合的新形勢下,各產(chǎn)業(yè)正引領(lǐng)著產(chǎn)業(yè)的重大變革。其中將智能技術(shù)納入傳統(tǒng)設(shè)備、工業(yè)改造和現(xiàn)代化已成為解決能源供應(yīng)、能源安全和工業(yè)安全等國家問題的關(guān)鍵手段。煤炭的開采需要面對極為復雜的作業(yè)環(huán)境,傳統(tǒng)的煤炭開采方式面臨著巨大的潛在風險,對于安全生產(chǎn)產(chǎn)生不利的影響,對生產(chǎn)效益的提高形成了制約,智能技術(shù)與裝備的應(yīng)用,尤其是在復雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用和實踐對我國煤炭開采產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

        1煤礦智能化開采關(guān)鍵技術(shù)

        1.1遠程人工干預

        液壓機在煤礦開采作業(yè)中具有重要地位,由于其運行環(huán)境較為復雜,故液壓機在實際運行過程中極易受到多方面因素的影響,從而導致運行質(zhì)量顯著下滑。為避免該現(xiàn)象發(fā)生,在正式進行開采作業(yè)時,必須選派大量技術(shù)人員對液壓機各方面進行實時監(jiān)測,及時對其存在的問題進行定位與解決,為液壓機運行質(zhì)量提供保障。但該做法科學性相對較低,其不僅會產(chǎn)生大量人力投入成本,還會對企業(yè)經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響,而且極易受到人為因素的影響,從而導致監(jiān)測效果有時不盡人意。例如,若技術(shù)人員綜合素養(yǎng)欠佳,無法明確液壓機中存在的問題,影響故障信息反饋效率。故此,工作人員無法及時解決問題,導致液壓機運行質(zhì)量及煤礦開采作業(yè)效率顯著降低。因此,在實際開采過程中必須采取對遠程人工干預的技術(shù)手段,以達到實時監(jiān)控液壓機的目的,為煤礦開采作業(yè)提供保障。對遠程人工干預的技術(shù)手段而言,其主要是將視頻監(jiān)控系統(tǒng)及液壓機控制系統(tǒng)進行結(jié)合,并在視頻監(jiān)控部門的操作下,實現(xiàn)液壓機運行環(huán)境透明化,并通過遠程操作控制功能對液壓支架進行調(diào)整,為其自動化運轉(zhuǎn)提供保障。

        1.2視頻監(jiān)控

        由于煤礦開采作業(yè)環(huán)境十分復雜,在實際開采過程中安全隱患時有發(fā)生。若未采取具備科學性的安全防護措施,作業(yè)人員生命安全將會受到威脅。為保障煤礦開采作業(yè)安全,開采單位必須對安全管理工作給予高度重視,全面分析及科學處理安全事故,盡可能降低安全事故發(fā)生率,為人員生命安全提供保障。但傳統(tǒng)煤礦開采作業(yè)安全管理工作可靠性相對薄弱,無法有效預防煤礦開采安全事故。因此,應(yīng)與時俱進,積極引入先進的視頻監(jiān)控技術(shù)手段。使得地面監(jiān)控中心能夠?qū)γ旱V開采環(huán)境進行實時監(jiān)控,充分了解作業(yè)環(huán)境信息。在監(jiān)控過程中,監(jiān)控中心可根據(jù)環(huán)境動態(tài)與指揮中心時溝通,全面提高決策制定工作的協(xié)作性,有效解決煤礦開采過程中存在的安全隱患。

        1.3自動化集中控制

        在煤礦開采過程中,必須對機械設(shè)備給予高度重視,并實時監(jiān)控及控制其運行狀態(tài),確保設(shè)備不存在運行問題。目前,我國多數(shù)煤礦企業(yè)已對綜采自動化集中控制系統(tǒng)進行構(gòu)建。綜采自動化集中控制系統(tǒng)主要能夠?qū)╇娫O(shè)備以及煤礦開采作業(yè)專用設(shè)備等進行實時監(jiān)控與控制,為開采作業(yè)順利進行提供保障。此外,在正確應(yīng)用自動化集中控制技術(shù)手段的情況下,工作人員可根據(jù)開采作業(yè)環(huán)境對開采工序進行設(shè)計,促使井下控制系統(tǒng)與地面控制系統(tǒng)相結(jié)合,實現(xiàn)集中化控制工作面。

        2復雜地質(zhì)條件下煤礦智能化系統(tǒng)應(yīng)用問題

        (1)我國當前的綜采工作面存在環(huán)境惡劣的現(xiàn)象,對于現(xiàn)階段煤塵以及井下水霧濃度不斷提升情況下,給煤炭開采帶來了巨大的難度,也影響井下攝影機的正常工作。尤其是針對逆風開采環(huán)節(jié)中,很難通過煤礦智能化開采技術(shù)來分別巖礦界面,也無法判斷沒采煤機滾筒上部分和液壓桿支架之間的關(guān)系,所以在進行煤礦綜采工作中,即便是能夠?qū)崿F(xiàn)智能化開采效果,但仍然需要人為輔助操作。(2)通過綜采工作面智能化開采技術(shù)的應(yīng)用,還能夠體現(xiàn)出液壓支架姿態(tài)的有效控制和調(diào)節(jié),但是卻無法精準的實現(xiàn)良好的智能化效果。當前的智能化開采技術(shù)能夠滿足良好的作業(yè)環(huán)境需求,針對液壓支架程序進行靜態(tài)程序的設(shè)定。但是這種單一化的參設(shè)定很難良好的企業(yè)復雜環(huán)境下的綜采工作面作業(yè),因此,無法實現(xiàn)長期有效地運行。(3)采煤機的記憶截割技術(shù)仍然需要現(xiàn)場人員進行調(diào)試,而煤礦綜采工作面會隨時出現(xiàn)變化,采煤機無法實現(xiàn)智能化調(diào)節(jié),必須由人為進行現(xiàn)場調(diào)試,所以,當前的煤礦智能化開采技術(shù)也僅能適用于簡單的煤礦綜采工作面,并不能良好的應(yīng)對復雜煤層實現(xiàn)智能化開采。(4)現(xiàn)階段,煤礦智能化開采技術(shù)仍然無法實現(xiàn)工作面的自動化找直,必須由人為敢于,定期進行重新工作面找直,否則救護出現(xiàn)輸煤機不平的現(xiàn)象,不滿足實際施工要求。

        3復雜地質(zhì)條件下煤礦智能化系統(tǒng)的未來發(fā)展

        結(jié)合智能化煤礦開采模型分析,系統(tǒng)內(nèi)部共分為四個部分,從最底層依次是執(zhí)行層、感知層、控制層分析決策層。(1)對于執(zhí)行層來說,主要包含采煤機設(shè)備、液壓支架、帶式輸送機、泵站、刮板運輸機以及轉(zhuǎn)載機等煤礦綜采設(shè)備。(2)感知層包含裝備感知和環(huán)境感知,其中主要針對綜采設(shè)備的各項運行參數(shù)進行檢測,同時也針對感知層的環(huán)境進行激光掃描以及地質(zhì)勘探。(3)控制層也包含綜采控制系統(tǒng),通過采煤機控制“三機”系統(tǒng),包括供電控制系統(tǒng)和集成工業(yè)系統(tǒng)的控制。(4)分析決策層也包含由總裁設(shè)備的工況數(shù)據(jù)建立起的數(shù)據(jù)倉庫,還包括三維物理仿真技術(shù)和煤巖識別技術(shù)。在實際煤礦開采中,利用大量傳感器來感知狀態(tài),利用激光掃描與可見光相機,對地質(zhì)數(shù)據(jù)進行全面感知,同時利用傳感器捕獲大量數(shù)據(jù),構(gòu)建數(shù)據(jù)庫,通過三維可視化技術(shù)建立3D模型,同時進行工作面找直,最后將智能決策下發(fā)至綜采控制系統(tǒng),實現(xiàn)良好的感知與決策一體化操作。

        結(jié)束語

        煤礦智能化是煤礦綜合機械化、自動化的升級發(fā)展,是煤炭生產(chǎn)方式和生產(chǎn)力革命的新階段。以煤礦智能化開采及智慧礦山建設(shè)為框架,在復雜地質(zhì)條件下,在滿足井下人員安全與生產(chǎn)高效的前提下,最終實現(xiàn)“無人值守”為目標的減人、提效開采模式,實現(xiàn)在復雜地質(zhì)工作條件下整個采煤工作面的智慧運營,打贏煤礦智能化建設(shè)的攻堅戰(zhàn)。

        參考文獻

        [1]徐建軍.智能化開采控制系統(tǒng)設(shè)計[J].煤礦機電,2017,38(5):33-38.

        [2]方樹林.中國煤礦災(zāi)害防治技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].潔凈煤技術(shù),2012,18(1):90-94.

        [3]景少波.5G技術(shù)在煤礦智能化中的應(yīng)用探討[J].陜西煤炭,2021,40(5):46-48,52.

        作者簡介:溫磊,出生年月:1993年4月25月 性別:男? 民族:漢族? 籍貫:陜西韓城? 職稱:助理工程師? 學歷:本科? 研究方向:地質(zhì)。

        作者簡介:劉偉,出生年月:1979年8月28月 性別:男? 民族:漢族? 籍貫:陜西長安 職稱:助理工程師? 學歷:大專 研究方向:地質(zhì)。

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