中煤华晋集团有限公司王家岭矿 山西省运城市河津市 043300
摘要：为了提高煤矿的开采安全系数，实现智能化煤矿与智能化开采成为我国煤炭企业未来发展的必经之路。随着科学技术的不断发展与进步，智能化开采技术也逐步地开始应用，并且在应用的过程中也取得了不错的成果。以可视化网络通信技术为基础，以生产作业智能化远程控制技术为核心，实现工作面以远程智能化控制为主、人工干预为辅的生产作业模式，达到了大采高采煤工作面智能化控制实现常态化的目的，工作面实现了减人提效、安全高效生产。
关键词：大采高综采工作面；智能化开采
引言
科技水平的不断提高，促进了我国工业技术和网络技术水平的不断提高，相应地也影响着我国产业趋势的变化。智能化是未来各行各业发展的总体趋势。我国目前煤矿一线工人长期受到工作性质和恶劣环境的严重影响，煤矿安全问题始终是受关注的重要问题。因此，相关工作者将机械化、智能化引入到矿井实际工作中。智能化开采技术在综采工作面中的投入应用，不仅实现了开采无人化的目标，还可以促进综采工作的创新发展，是完全适应时代前进发展的新技术。
1煤矿智能化开采技术架构
为推进煤矿智能化开采技术的创新，应实施科学的智慧煤矿顶层设计工作，要统一智慧煤矿标准，建立完善的全面感知网络体系，充分利用大数据技术，形成云服务平台，以满足煤矿开采工作中各部门的需求。技术架构应包括以下几个方面：其一，制定完善的地下精准定位导航系统，以便对开采施工设备的位置有明确的认知，了解矿井下的实际情况；其二，应具备健全的随掘随采探测系统，旨在全面掌握巷道掘进的地质信息，基于此信息实施科学的巷道掘进技术；其三，制定完善的智能快速掘进系统，做好矿井的通风、排水等工作；其四，加强对工作面智能开采系统的研究，进行实时监控；其五，设立科学的危险源预警系统，建立灾害防范体系，以便及时发现煤矿智能开采中的安全问题，并实施针对性措施加以解决，提高煤矿开采施工的安全性；其六，制定矿井全工位设备设施管理系统，旨在加强对煤矿开采工作中各项机械设备的管理，保证所有施工设备的正常运行；其七，制定煤矿物联网智能化管理系统，提高煤矿开采施工的智能化水平。
2智能化工作面开采方案
2.1技术路线
在传统采煤装备的基础上，对综采装备进行升级改造，使其具备智能感知功能和学习记忆功能，利用智能化集中控制技术和装备协同作业技术对工作面生产作业方式进行探索研究，实现工作面设备的自动化运行；建立井下和地面集控中心，实现综采设备数据的集成，在集控中心对综采设备进行远程监测、状态显示和远程集中控制，从而实现大采高采煤工作面装备的智能化运行和工作面的常态化生产作业。
2.2实施方案
以可视化网络通信技术为基础，以生产作业智能化远程控制技术为核心，对工作面采煤装备运行工况数据进行采集、分析、预警、决策和远程干预控制，实现工作面采煤装备的集中智能操作和控制等功能，形成以远程智能化控制为主、人工干预为辅的智能化生产作业模式，达到了大采高采煤工作面智能化控制实现常态化的目的。（1）建立矿井上下高速网络传输系统、工作面全方位视频监控系统和可视化通信系统。为了使工作面采集的数据能够实时、快速、准确地传输到井上控制中心，使其能够对采集的数据进行分析和决策，达到智能控制的目的，必须在矿井上下建立一个以万兆工业环网为基础的高速网络通信系统。（2）建设工作面集控中心。建设由主控计算机、交换机、本质安全型操作台、电源和具备相应功能的软件等组成的一体化操作平台，能够将支架控制系统、三机设备、顺槽带式输送机以及泵站、各类开关、通信系统、供电系统等进行融合，实现工作面无人化、智能化控制与保护。（3）设定模拟人工操作的采煤工作面智能化回采工艺流程。
结合传统人工操作作业方式，同时根据工作面实际生产环境和地质条件，通过对截三角煤、扫底煤等工艺进行优化或调整，减小采煤机截蛇形段距离和截底煤距离，形成模拟人工操作的智能化综采采煤工艺。（4）通过矿井上下高速工业环网系统，搭建地面分控中心，实现地面远程操控。创建地面视频监控系统和矿井上下可视化通信系统，利用矿井上下万兆工业环网实现对工作面设备的集中控制和一键启停功能。
3关键技术
3.1工作面高效智能化回采工艺
通过对大采高工作面地质条件和实际生产条件进行研究分析，优化了工作面回采工艺，制定了工作面采煤机截煤的14道工序操作工艺流程，减小采煤机截底煤距离，并跳过采煤机返刀扫底煤工序。把采煤机截三角煤端头进刀的距离减少5.25m，刮板输送机弯曲蛇形段距离缩短15m。通过对工作面截三角煤工序的优化，使截煤效率提高35%。
3.2液压支架跟机自动化技术
结合开采工艺，根据传感器传递的倾角、液压支架姿态、采煤机实时状态等信息，把整个生产过程分为不同阶段，对中部跟机、后部跟机、端部斜切进刀等进行自动决策和控制，实现了工作面液压支架智能化分析。在工作面安装摄像头，实现采煤机自动跟踪、自动完成视频转换、视频连接等功能，为工作面远程监控提供“沉浸式”的视觉体验，实现远程生产指导。
3.3松软煤层底板智能控制技术
大采高工作面的综采液压支架相对于其他薄煤层或中厚煤层使用的支架，其整体结构更大，底板比压更大。煤矿工作面掘进时采用沿顶留底煤掘进的方式，由于工作面煤层硬度系数较低，煤质较软，在工作面生产过程中经常会出现支架钻底、支架前方堆煤影响移架等问题。（1）煤层底板松软条件下自动跟机移架工艺利用探测感知、视频监控等技术手段对工作面回采过程中出现的底板松软区域进行提前预知，采取多次降架、抬支架底座模仿人工操作的措施，实现在工作面煤层底板松软情况下完成智能化处理，并形成该条件下支架自动跟机移架工艺。（2）底板松软工作面智能移架控制技术通过在底板松软工作面对人工操作支架流程的研究分析，进行学习记忆并将该记忆程序添加到工作面智能化自适应系统中，在智能跟机移架控制过程中设置多次停顿、抬底座、降立柱操作程序，将人工操作拉架程序序列进行参数化，从而解决拉架时支架底座前堆煤问题。
3.4破碎顶板智能化控制技术
利用探测感知、视频监控等技术手段对工作面顶板出现破碎地段进行超前感知、预测，采取超前移架支护方式对工作面出现顶板破碎的地段进行智能化处理，并形成该情况下支架自动跟机移架工艺，以工作面87＃～96＃支架为顶板破碎区域为例。在正常回采作业情况下，拉移支架距离采煤机滚筒一般控制在10～15m，在工作面顶板出现破碎区域时将滞后移架调整为实时超前移架。
结束语
总而言之，加强对煤矿智能化开采技术的研究，不断创新煤矿开采施工工艺，有效管理煤矿智能化开采技术装备，通过对大采高工作面在智能化开采实施过程中面临的多种技术难题进行分析研究，制定了有针对性的解决方案，形成了一套适合于大采高综采工作面智能化开采的生产工艺和方式，实现了工作面生产过程中智能化集中控制为主、人工干预为辅的生产作业模式，促进煤矿开采工程的长远发展，获得更多的经济效益。
参考文献：
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