平煤八矿调度室 河南平顶山 467000
摘要：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。另外，采煤技术的智能化还能够有效降低煤炭企业的人工成本，从而有效提高员工的施工安全，有效提高煤炭企业的经济效益。
关键词：综采工作面；智能化采煤技术；分析研究
引言
煤炭资源作为我国基础能源的主要构成部分，长期以来在我国能源结构中占据着重要地位，并且在未来很长一段时间仍将作为中国难以替代的主体能源。煤矿作业条件的特殊性和复杂性，导致作业环境差、安全问题突出，与其他行业相比，缺乏对年轻从业者的吸引力；同时，传统煤炭行业依靠数量增加、规模扩张的粗放型发展模式也不利于煤炭行业的可持续性发展和资源的高效利用。因此，改变煤炭行业的传统发展模式，改善井下作业环境，将煤炭行业转型为智能、安全、高效、绿色的技术密集型产业是大势所趋。
1煤矿开采面临的问题
（1）作业面环境恶劣，摄像仪器在应用过程中的清晰度容易遭受水雾、粉尘等各项因素影响，特别是逆风采煤时，操作人员无法看清煤岩界面的具体情况，因此，采用远程视频对采煤机运行状态干预难度较大。（2）液压支架在具体应用时难以达到理想效果，其只可以被应用在作业面阶段性应用，不能将其作为一种主流模式长期运行，只能被用于少数矿区内，造成这一问题的原因是采用的支架跟机自动化程序，以及参数及流程都过于单一，难以适应多变作业面环境。（3）采用记忆截割技术时，采煤机在运行时无法适应作业面煤发生的变化，因此，采煤机记忆切割只能适合应用在条件相对简单的作业面上。（4）缺少监控系统，在采煤期间，仍需要现场作业人员依据作业面具体情况，采取人工方式对煤矿开采中采用的各项设备调整。
2综采工作面智能化采煤技术分析
2.1开采全生命周期地质精准探测与建模技术
开采全生命周期包括工作面规划、圈出及开采等阶段。通过对开采工作面全生命周期地质环境进行探测与重构，为工作面综采装备系统的自适应控制提供先决条件。开采全生命周期地质精准探测的目的是实现工作面地质环境透明化，即采用地质勘探技术、GIS（地理信息系统）、环境传感器、三维激光扫描、视频图像监测等技术对开采初期地质信息和随采地质信息进行多源、多维度、全过程、全方位采集；利用机器视觉、三维建模、点云识别、图像识别等方法对工作面初期和随采信息进行分析融合，构建开采工作面地质环境动态三维模型；通过GIS、虚拟现实等手段将工作面初探地质信息、随采地质信息及坐标信息等进行融合，形成工作面透明精细三维模型，最终实现不可见地质环境的数字化、模型化、可视化再现。
2.2振动法自动放煤
振动法自动放煤工艺是以振动传感器为核心元件，通过感知识别不同硬度物体相互撞击产生的信号差异，实现对煤矸的自动放落识别，尤其适用于矿井放顶煤开采工艺中煤矸硬度差异较大的情况。振动法自动放煤工艺分析感知流程主要包括：前端滤波平滑处理、电信号去降噪处理以及功率谱分析处理三大板块。智能化工作面安设有多处传感器，需借助信息融合算法对来自感知层采集的数据信号进行编译处理，并将解析处理结果以信号指令的形式传输至液压支架传感器，从而实现对放煤口的开闭控制，完成液压支架的智能放煤工序。
在智能化工作面开采过程中，一般将振动传感器安装在综放工作面液压支架的尾梁处，通过连接装置与液压支架传感器相连，实现数据资料的传输与交换，在放顶煤工艺中，振动传感器通过感知识别煤矸放落时煤矸撞击尾梁的振动信号，对煤矸的状态进行分析识别，待识别完成后，通过连接装置将识别结果传输至液压支架传感板块，判断煤矸放落的情况，当煤矸放落程度满足系统定义的放落阈值时，由支架控制器执行放煤口的关闭程序，实现智能化自动放煤。
2.3实现工作面的交互式监控
在综采面采煤工作中，采煤机、传输机以及液压式支架作为其具体工作中的重要工具之一，对于采煤工作效率的提高有着极为显著的作用。而对它们进行交互式监控，对于煤炭开采工作的顺利进行有着较为直接的影响。通过对相关施工设备的交互式监控，从而使得煤炭企业能够对煤炭开采工作中的各个环节进行严格管控，从而有效减少施工事故发生的概率，切实保障工作效率。全局监控技术和坐标式测量技术作为交互式监控中主要的两种监控技术，对于煤炭开采工作状况的改进有着较为重要的作用。所谓的全景监控技术就是对综采工作面各个工作点的画面进行切换和拼接，从而使得有关管理部门能够对整个工作面进行全面监控，及时调整工作部署，从而有效提高采煤工作的安全性。坐标式测量技术主要是针对施工设备的安装进行监控，从而确保设备安装的准确性，有效保证工作效率。这一技术的使用对于工作人员的专业知识有着极高的要求，所以煤炭企业在招聘相关工作人员时应当注意对其专业知识的考察，从而确保坐标式测量技术能够被有效应用于实际工作中，从而有效确保综采面采煤技术的智能化。
2.4三机控制系统
工作面设备的“三直两平”是检验智能化工作面建设与实现矿井安全高效生产的关键性指标。三机控制系统以对采煤机的精确定位为基础，利用行程传感器、图像识别技术与工控平台的数据分析处理功能，生成刮板输送机的运行轨迹曲线，并在此基础上，实时调整工作面液压支架的位置，实现工作面液压支架、刮板输送机与采煤机的平直。此外，三机控制系统能够通过工控平台分析处理工作面端头的视频数据，对大块煤体进行有效识别与处理，避免转载机受到损坏。
2.5记忆截割
采煤机在进行煤矿开采中应用，记忆截割就是采煤机在自动模式下，依据记忆对各项数据内容进行全面学习，通过自动方式对采煤机位置进行切换，进而得到相应工艺段，而且要随着采煤机在煤矿开采中位置的改变，要自动调整采煤机在运行时牵引速度和滚动高度，从而使自动割煤期间在应用过程中，能够进行记忆截割，一旦遇到异常问题，例如，煤层发生断裂，煤层厚度发生改变等各种对煤层开采，采煤机运行造成影响时，作业人员要依据具体情况，采用人工方式干预，若异常问题在本次煤矿开采切割中出现，此时，要将记忆切割中断，采取人工手段方式完成割煤作业，煤矿开采中，采煤机在经过异常煤壁后，再开展记忆截割。
结语
随着计算机技术的发展，生产的智能化已被应用于各个领域，近年来，随着科学技术的进一步发展，使智能化走向煤矿开采工作面得以实现，文中着眼于智能化工作面的建设，详细阐述了智能化煤矿开采关键技术，以液压支架电液控制系统为基础，形成了以液压支架跟机自动化技术、采煤机记忆截割技术、工作面视频监控技术、远程集中监控技术、自动放顶煤技术为核心的五大综放工作面智能化开采技术。对当前智能化开采存在的技术难题进行分析与思考，提出采煤机智能调高、液压支架群组与围岩自适应以及工作面直线推进控制等相关技术手段，旨在为智能化矿井的建设与推广应用提供一定借鉴与参考。
参考文献：
［1］王国法，范京道，徐亚军，等．煤炭智能化开采关键技术创新进展与展望［J］．工矿自动化，2018，44（2）：5－12．
［2］王国法，刘峰，孟祥军，等．煤矿智能化（初级阶段）研究与实践［J］．煤炭科学技术，2019，47（8）：1－36．