摘要:伴随着技术的发展,智能化技术在煤矿机械上的应用受到了人们的重视,与机械化应用目标相比,智能化技术的应用不仅能够提升整体开采效率,同时也极大提升了整体工作的安全性,降低人工劳动强度并减少由于人工操作失误而引发的各种安全事故。基于此,本文针对煤矿机械工程在智能化发展中存在的问题,展望了煤矿机械工程的未来发展前景,并提出了具体应对措施,仅供参考。
关键词:煤矿机械工程;智能化技术;应用分析
1前言
随着《国家能源安全战略行动计划(２０１３－２０２０)》中“四个革命和一个合作”战略要求的提出,国家能源局确定了《能源发展战略行动计划(２０１４－２０２０年)》中“节约、清洁、安全”三大能源战略方针和“节能优先、绿色低碳、立足国内、创新驱动”四大能源发展战略,部署了增强能源自主保障能力、推进能源消费革命、优化能源结构、拓展能源国际合作、推进能源科技创新等能源发展改革的重点任务。与此同时,煤炭安全生产及节能减排相关政策的出台与市场竞争的加剧,这使得煤炭行业的发展面临新的挑战。
2煤矿智能化建设目标
采煤工作面智能化、掘进工作面智能化、主／辅助运输系统智能化和通风系统智能化等是煤矿智能化建设的主要任务,也是煤矿智能化初级阶段的建设目标。(１)采煤工作面智能化。采煤机、液压支架、刮板输送机等综采设备能够实现三维空间位置高精度监测、姿态精准感知、故障诊断与自动调直,并实现集中、就地、远程和协同控制,主要生产流程一键启停。(２)掘进工作面智能化。满足煤矿巷道安全快速的掘进需求,具备井下环境感知、精确定位、自主移动导航、定姿定形定向截割、多工序智能协同控制、数字孪生远程智能监控等核心功能,实现煤矿巷道探测、掘进、支护、清运快速协同作业。(３)主／辅运输系统智能化。主运输系统实现集中控制,煤流运输线设备逆煤流启动,顺煤流停车,分析并调整工作状态,并实现无人值守功能;辅助运输系统具备煤矿井下高精度导航定位、深部地下受限空间内防爆运输设备无人驾驶、全矿井人员及物资智能调度等核心功能,实现煤矿物料标准化装载、智能化配送、自动化转运、无人化运输。(４)通风系统智能化。主要通风机具备无级调节功能,主要进回风巷间的风门实现自动控制和远程控制功能;主要通风机的正常启动、反风和风机切换实现一键式操作;主要通风机集中监控,不设专职司机,实行巡检制度,主要通风机房设图像监视;在线监测主要通风机的运行参数,相关数据可以存储、查询;局部通风机实现地面集控,煤及半煤巷局部通风机具备调速的功能。
3煤矿机械工程在智能化发展中存在的问题
3.1煤矿设备体积较大技术相对复杂
不论是煤矿开采机械设备还是运输机械设备,这些设备的体积和重量都是非常大的,如此沉重的设备中包含了大量机械结构和电子设备,在这种情况下我们想要充分结合其自身功能实现相应的智能化控制是非常复杂的,这对智能控制系统的逻辑运算能力以及态势感知能力要求非常高,而当前解决这一系列问题的措施依旧以提升控制程序的逻辑运算能力以及增加传感器强化数据搜集能力为主,从技术角度上来看我们很难完全实现智能化控制的全部目标。
从我国当前煤矿工业现实情况来看,绝大多数企业的生产模式都是机械设备加人工作业,能够实现大范围机械生产的企业本身就比较少,能够应用智能化技术的则更少,即使是能够应用相应的数字化智能技术也多停留在一些小型设备的层面上。在大环境的影响下,我们的煤矿机械工程智能化技术实践也是比较少的,这对于未来相关技术的应用是一个不利因素。
3.2煤矿作业环境复杂,对智能化技术要求较高
在传统煤矿开采作业过程中,我们需要根据实际作业情况来对后续开采工作进行判断,而这一判断多由人工完成,因为在煤矿作业环境中,各种影响因素非常复杂,当需要进行作业方式调整的时候,我们需要综合考虑各种因素,而这个过程想要通过智能控制系统来完成则对整体技术要求比较高,智能控制系统不仅要具备强大的信息采集能力,同时还需要对相关数据进行详细的分析,在这种情况下系统判断的准确性直接影响了后续作业的安全性。矿井内部本身空间比较狭小,加上机械设备本身比较大,留给其进行判断分析的空间比较小,其所采集到的数据以及分析结果是否全面、是否能够满足进行作业调整的需求,这些都是其主要技术难点。而如果采用程序化运作又面临着自动化程度高智能化程度低的问题,采用程序控制系统进行机械设备的控制在智能化程度上就比较低,在作业过程中仍需要技术人员时刻观察作业情况,作业效率难以得到有效提升。
4煤矿机械工程未来发展展望及实际应用
4.1采掘方面机械工程智能化技术应用及展望
在煤矿作业过程中采掘工作是其工作的主要内容之一,采掘、割煤是该过程中主要操作内容。一般情况下负责进行采掘的机械设备体型比较大、总质量比较高且整体结构比较复杂,为了应对不同的煤层结构以及井下环境,采掘机械的动力设计以及采掘结构都比较复杂,目前电牵引驱动系统是采掘作业中常见机械结构,这一结构能够保障较强的采掘动力同时也能够应付较为复杂的井下环境,目前我们在煤矿机械工程智能化技术应用方面主要应用了故障智能诊断技术、记忆割煤以及煤岩识别等技术,故障诊断依托于控制系统对设备数据的分析,系统内具有一套各个系统在正常状态下的参数数据储存,在工作过程中一旦某项数据超出正常值则会进行故障分析,通过专家数据库系统来对当前故障进行分析诊断,将故障部位、导致故障的原因以及建议维修手段等信息及时传递给控制室,让技术人员了解到故障的基本情况及时排除故障恢复作业。记忆割煤则是利用软件控制系统控制机械设备来按照既定的割煤方式执行割煤作业。煤岩识别是通过采掘机械前端的传感器来采集当前所面对的煤岩情况通过数据库分析得出目前作业过程中的煤岩具体性质,这是调整采掘工作方式的重要依据。目前我们在智能采掘方面还重点对远程可视化操作技术进行深入研究,依靠远程指令传输系统来对机械设备进行远程操作,在保障操作人员了解设备具体使用环境以及机械状态的情况下通过操控杆以及操作手柄来实现采掘设备的控制欲驾驶,这是我们在传统操控技术中融入智能控制以及远程控制技术所实现的现代化采掘操作。在未来发展过程中,笔者认为,提升智能采掘机械设备的自我环境判断以及采掘方式自动调整等目标是未来发展的主要趋势,在传感器技术应用以及控制系统数据处理能力上还需进一步加强。
参考文献:
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