彭世伟
中国平煤神马股份十矿安装队 河南 平顶山 467000
摘要：据相关资料统计，煤炭在我国的化石能源消耗中大约占据67%的比例，是国家发展的基础能源。液压支架对于保障煤矿的煤炭开采具有重要作用。根据实际使用经验可知，综采液压支架中活柱是比较容易受损伤的部件之一，对于液压支架整体的使用寿命具有重要影响，所以研究提高活柱性能的工艺手段具有重要意义。本文对智能化综采工作面采煤机与液压支架协同控制技术应用进行分析，以供参考。
关键词：智能化；综采工作面；采煤机；液压支架
引言
随着社会经济的快速发展，企业对于资源的需求也在逐渐增多，这就要求煤矿企业能够针对现有采煤技术进行一定的改进，从而有效提高采煤量，从而实现资源供给与消耗的平衡。同时，由于信息技术的快速发展，煤炭企业能够及时对采煤中出现的问题提出合理的解决对策，从而确保采煤工作的顺利进行。智能化技术作为当前采煤技术的主要发展趋势之一，要求煤炭企业能够将现有的采煤技术进行结合，从而实现采煤智能化的实现。
1智能化开采发展现状分析
随着人工智能技术的快速发展，现在已经进入了人工智能时代。为了紧跟时代的潮流，煤矿行业也要实现智能化开采。所谓的“智能化开采”，就是自动化开采的高级阶段，通过机械的自我学习而实现开采的自动化和智能化。智能化开采减少了煤矿开采过程中人的参与，煤炭资源开采的效率更高且更安全，体现了科学技术对于生产力提升的作用。
2智能化工作面设计的关键技术
井下设备位置、运动状态以及姿态的测量是实现智能化开采的基础。为此，需要对工作面三维成像、井下高清视频图像的获取以及综采设备实时位置和运动状况的监测等方面进行研究。工作面三维成像是为了实时了解工作面的实际开采情况，这个过程通常需要采用先进的三维激光扫描来完成。由于工作面附近的粉尘浓度过高且光线比较暗，必须采用具有很强防尘能力的镜头和低亮度感光元件，通常可以采用CCD元件的感光元件。井下卫星定位信号比较弱，很难对设备进行定位，为此采用惯性导航的方式来进行综采工作面的定位。智能化开采的关键在于使综采工作面设备具有一定的自主学习能力，能根据实际情况做出最有利的判断。而要使机械设备具备自主学习的能力，就要使机械设备具有一个“大脑”。对于机械设备而言，“大脑”指的是微处理器和智能学习算法，而智能学习算法则是实现自主学习的关键。虽然现在开发了一些智能算法，例如人工神经网络算法、模糊算法以及混沌算法等，但是这些算法都有着其特有的使用环境。
3液压支架概述与现状分析
液压支架作为井下开采中“三机配套”的重要一环，为采煤机、输送机以及一线采煤工作者提供支护与保护，与采煤机、输送机相互配合来完成采煤的一系列动作。在采煤时，一线工作人员可以将身体完全掩蔽在支架顶板之下，液压支架有效地保护了工人的生命安全。在辛置煤矿常见的液压支架为双立柱支撑掩护式液压支架，双立柱的结构保证了支架可以承载更大来自巷道四周的压力，安全空间也会相对更多。
4综采工作面智能化采煤技术的应用
综采工作面的监控技术及自动找直，综采工作面智能化技术被广泛应用于当前的煤炭开采工作中，其中较为基本的是对于综采工作面的监控和自动找直。由于煤矿周围的地质环境存在着一定的复杂性，这就要求煤炭企业能够对综采工作面进行实时监控，从而尽量减低事故发生的几率。另外，由于煤炭开采工作具有一定的系统性和复杂性，这就意味着在实际的工作中，综采工作面必然有着诸多的施工设备，所以为了确保施工的有效性，对工作面进行实时监控就显得尤为重要。在对综采工作面进行实时监控时，煤炭企业应当能够对现有的监控技术进行改进，从而使得监控技术能够有效满足当前工作的需求。同时，随着科学技术的进步，这就意味着仪器的精密性显著提高，所以煤炭企业应当能够积极引入新型设备，从而实现对于现有监控技术的全面改进。监控技术精密程度的提高，能够有效缩短施工设备之间的距离，同时还能够有效提高监测工作的可靠性，有效确保煤炭开采工作的安全性。对于自动找直系统的有效改进，使得煤炭企业能够及时针对工作面的倾斜角度进行调整，从而确保运输设备的工作效率。
除此之外，自动找直系统的改进，能够帮助煤炭企业提高自动化水平，有效降低人工成本，从而提高煤炭企业的经济效益。
5电液系统的改进设计
5.1电液控制系统总体设计
在液压支架中需要油缸等元件的动作配合才能实现支架在工作过程中的开合，以及与采煤机、输送机相互配合完成自动化采煤动作，做到工艺全流程的自动化，而支架的这类动作的控制都是来自于电液控制系统。系统不仅需要实现动作而且还应该监控支架的运转，第一时间了解支架的工作状态，保障支架以及现场人员的安全。工作面中的支架一般为多台配合动作，为了更好地实现机器的单动与联动配合，将每个支架都配备一台独立的控制器，同时在每台控制器安装独立的电源，实现多台支架的并联。当一台出现故障时，其余多台继续保持正常工作，同时各台之间采用以太网进行连接，直连中央控制主机，由主机下发指令，多台支架完成配合作业。
5.2支架电液系统硬件结构设计
上述所提到的单支架电液控制系统结构设计中，支架的控制箱主要由3大部分组成，其中硬件结构的主要逻辑框图与结构设计图一致，主要包括电源、显示器、红外仪、电磁阀组以及传感器等。对元器件选型会直接影响最终系统的执行。
6采煤机与液压支架自动化控制技术
采煤机记忆截割是通过人工操作采煤机完成一整刀（即试教刀，包含端头斜切进刀及截三角煤）作业工序流程后，采煤机控制系统根据试教刀形成的记忆轨迹（高度、角度、位置），按照工艺段进行记忆，将记录的信息数据存储在控制系统中；当进行下一刀截煤时，采煤机自动控制系统将会依据记忆轨迹和工艺段信息进行自动截煤。
7采煤机与液压支架协同作业控制技术
（1）工作面采煤机向上运行截煤，当运行至即将触发控制机头端头支架推移转载机的传感器时，判断端头支架移架行程是否均比移架到位时规定的临界值小，若判定全部小于规定临界值，则说明支架全部移架到位，采煤机则会继续向上运行截煤；若行程大于规定的临界值，则说明支架未拉移到位，此时采煤机将会停止运行。（2）工作面采煤机向上运行截煤，判断同时自动跟机移架支架数量是否比设定的同时移架数量多，若判定的同时移架数量多于设定的临界值，则说明支架未能及时在同一时间内完成跟机移架作业，此时采煤机需降低运行速度；若判定的同时移架数量小于或等于设定的临界值，则采煤机会加速或正常运行。（3）采煤机向上运行进行截三角煤作业，当运行至即将触发控制机尾端头支架自动跟机移架的传感器时，判断机尾端头支架的行程是否比推移转载机到位时规定的临界值大，若判定行程大于规定临界值，则说明转载机推移到位，采煤机则会继续向上运行截煤；若行程小于规定的临界值，则说明转载机未推移到位，此时采煤机将会停止运行。
结束语
根据综采工作面回采作业工艺流程，将采煤机与液压支架的操作工序细分为多个子工序，然后重新对应匹配生成新的采煤机与液压支架协同作业工序，同时增设协同作业操作控制逻辑，形成采煤机与液压支架协同作业控制技术。现场应用表明，该技术能够有效减少人工干预，提高工作面生产作业效率，为井下采煤工作面自动化无人开采提供了技术支撑。
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