陕北矿业红柳林矿业公司 陕西省榆林市 719300
摘要：随着经济和煤矿行业的快速发展，为了进一步提升开采的效率和安全性，煤矿开始发展智能化开采技术。智能化开采现在还处于起步阶段，很多关键问题还未得到解决，因此，认识智能化开采的发展现状十分重要。分析了煤矿智能化开采的发展现状及面临的问题，并探究了智能化综采工作面设计的关键技术。
关键词：煤矿开采；智能化；综采工作面；关键技术
引言
目前，中国大多数矿井已实现了综合机械化开采，并在逐步向信息化开采转变。近几年来，人工智能技术发展，煤矿开采也正逐步朝着智能化开采的方向发展。智能化开采是自动化开采的高级阶段，依赖于煤矿信息化的发展[1-2]。虽然传统的综采技术在产量上连年上升，但已发展到瓶颈。这是由于传统的综采技术还是需要人工作业辅助，而人存在生理极限。因此，非常有必要发展综采工作面的智能化开采技术。目前，智能化开采技术还处于起步阶段，很多人还不了解智能化开采技术的优势，多带有一些抵触情绪。针对这些情况，本文介绍了智能化开采的基本概念及其技术优势，并分析了实现煤矿综采工作面智能化开采的关键技术。
1智能化开采的基本概念及技术优势
1.1智能化开采的基本概念
所谓的智能化开采就是自动化开采的升级，主要是实现煤矿开采的自动化和无人化。值得注意的是，智能化开采与自动化开采存在显著区别。自动化开采时采煤机及配套设备只能按照预定的轨迹运行，不能根据现场实际情况进行调整。而智能化开采时采煤机及配套设备能根据现场的实际情况来调整设备的运行轨迹及位置，也就说具有一定的学习能力。由于自动化开采存在较大的风险，使得这项技术并没有很好地发展。随着人工智能技术的日渐成熟，一些先进的学习算法可供使用，这使得煤矿智能化开采成为可能。
1.2智能化开采的技术优势
与传统的综采技术相比，智能化开采的优势体现在两方面。a）煤矿开采效率提高。智能化开采要实现煤矿开采的无人化，所有流程都要实现自动化。这有助于减少人对煤矿生产的干预，极大地提高了煤矿开采效率。传统综采技术的一些工艺流程都还是由人来操作，而人是有生理极限的，很难持续进行高强度开采作业，这使得煤矿开采效率难以得到进一步提升。b）煤矿开采更加安全。由于在开采过程实现了无人化和自动化，使得井下所需工人数量更少，这极大地保障了工人的生命安全。智能化开采时，设备多采用自动化控制或远程控制，对煤矿事故的识别更加灵敏。而且，智能化开采时很多设备都有状态自检系统，当发生故障时就会发出预警，可极大程度上减少机电设备安全事故的发生。采用传统的综采技术作业时，煤矿工人需要进行三班轮换作业，时差的不断颠倒不利于工人的生命健康。夜班时发生事故的概率要远远比白班高。目前，一些煤矿采用了智能化开采技术，取消了夜班，这极大地保障了工人的生命健康。
2综采工作面智能化技术与装备的进展
2.1智能采煤设备
智能采煤设备可以根据实际采煤需求合理切换工作模式，通过传感器收集采煤机及相应支架的位置关系和工作状况，从而预测采煤机的运行轨迹，更好地实现采煤设备与其他辅助机械的自动化作业。智能采煤设备中的监控系统能够及时有效的反馈采煤机的具体工作信息，包括采煤机的作业状态以及采煤机的位置。中心控制平台根据实际工作需要给予采煤机滚筒升降的命令，实现采煤机的远程控制，提高煤矿开采的安全性。
2.2智能液压支架
智能液压机架解决了综采液压支架电液控制系统的问题，使电液控制系统能够真正融入到液压支架结构中，将设备控制器、传感器以及支架机械结构有机地结合在一起，实现机电一体化，提高支架的自动化程度。将液压支架远程操控台设置到监控中心系统中，利用远程控制台对液压支架的行为进行控制，提高采煤机的自动化水平，使液压支架可以跟随采煤机实现自动操控，减少了人力的干预。而且，通过智能平台控制液压支架的升降，可以满足工作面三平两直的要求，实现工作面支架的自动找直，保证支架的工作效果。
2.3采煤机智能化
采煤机是综采工作面的核心设备，其智能化是综采工作面的关键。采煤机的智能化在于能根据煤层赋存情况自动切换切割高度。这就要求采煤机对煤层厚度具有准确的识别能力。若不能准确识别煤层的高度范围，一方面可能会导致切割高度不够，大量煤炭资源被浪费；另一方面可能会导致切割高度过大，切割了煤层顶板，从而导致采煤机的磨损加剧。为了能对工作面的煤层厚度进行准确识别，采煤机上必须装有精确的地质雷达。地质雷达不仅要能识别岩层厚度，还应该识别岩层类型。为了能及时了解煤矿井下生产实际情况，采煤机上必须装有视频装置。考虑到煤矿井下的灯光比较暗，则需要采用对光线比较敏感的摄像头。通常采用光学CCD（电荷耦合器件）摄像头来进行井下工作面视频的采集。此外，工作面附近粉尘比较大，还需要考虑到摄像头的防尘，以免影响视觉效果。此外，采煤机在工作过程中还能自动测斜并调整位置。综采工作面必须平行于液压支架，若出现倾斜，则会引起采煤工作面偏离预定位置，不利于开采的安全。
2.4加强矿井通风管理
矿井通风是一项复杂的系统工程，也是非常重要的工程。做好矿井通风工作，可以有效避免矿井发生瓦斯爆炸事故。在日常生产中，矿井通风安全主要是依靠矿井通风管理来完成。因此，应该采取措施来加强对矿井的通风管理。考虑到矿井通风管理涉及的范围比较广，应该从通风阻力管理方面入手。矿井通风阻力与矿井的通风网络和巷道的局部通风阻力有关。为了了解通风网络的运行状态，需要定期进行矿井通风阻力测定。通过通风阻力测量，可以查看各个巷道的风量是否满足安全生产情况，更为重要的是可以确定矿井主通风机的运行状态。根据测定的通风阻力来调节通风机工况点，使矿井能够安全高效生产。
2.5视频监控技术
利用视频监控技术，综采工作面可以创造出三维的采煤环境，有效模拟工艺设备和采矿作业过程，操作人员可以通过该项技术直观的获得设备作业信息，实现人机互动，解决了以往工作面施工过程中的时间和空间的限制，可以在任意时刻进入系统模拟的任何区域。视频监控系统能够识别物体运动状态、物体种类、相关设备信息，还可以模拟设备运行规律，确定空间状态，构建起一个与现实环境极为相似的虚拟空间，这样可以为后续采煤作业施工提供更加系统全面的数据，包括设备动态显示生产系统运行状况以及设备运行参数等，从而能够达到生产流程优化的目的。
结语
随着智能化时代的到来，智能化开采成为煤矿行业重要的发展方向。所谓的“智能开采技术”，就是在综采技术的基础上实现无人化及自动化开采。然而中国现在还处于智能化开采的初级阶段，很多技术有待突破。智能化开采不仅仅注重一些智能算法的开发，更注重的是硬件设备。与此同时，煤矿智能化开采还需要大量的信息化专业方面的人才，但是现在很多煤矿不具备这个条件。与传统的综采工作面不同的是，智能化综采工作面更加复杂，需要控制的信息和设备也更多。
参考文献：
［1］邢呈呈.煤矿智能化综采工作面管理平台设计［J］.煤矿机电，2019，40（6）：44-46.
［2］张华.煤矿综采工作面智能化开采技术研究［J］.装备维修技术，2019（4）：42.
［3］李首滨.煤炭智能化无人开采的现状与展望［J］.中国煤炭，2019，45（4）：5-12.