李妮波
兰花集团东峰煤矿有限公司 山西省晋城市048000
摘要：随着我国对煤炭需求的增加，煤炭的开采量也在不断增加，为了进一步提升我国煤矿开采的效率和安全性，我国的煤矿开采逐步向智能化发展，我国目前的智能化煤矿开采还处于起步阶段，许多关键性问题还未解决。分析目前煤矿智能化开采的应用现状，指出由于煤矿综采工作面开采条件的多样性和复杂性，煤矿的智能化开采发展必然是需要经历分阶段发展的过程，同时需要开采设备和控制技术的提升和井下作业人员素质和能力的提高，智能化的开采必然是一个长期的过程。通过分析归纳总结了智能化综采工作面技术特征，并且研究了煤矿综采工作面智能化开采技术。分析认为，目前煤矿的智能化开采仍然需要在管理观念、投入力度、研发团队建设等方面发力。
关键词：煤矿；综采工作面；智能化开采
引言
在我国经济持续发展过程中，煤炭企业作为不可缺少的重要部分，伴随着科学技术的迅猛发展，极大的带动了智能化煤矿行业的发展。经过了一段时间的调整，目前我国煤炭企业不仅有着良好感知效果的综采成套设备，而且也能够保证各项数据信息得以有效传播，维持过程更具高效性的效果。但是我国当前大多数的地区，在综采过程中面临的煤层条件更差，再加上比较狭小的空间结构，一定程度上阻碍了智能化开采效率，这也是当前阻碍我国煤炭行业稳定发展道路的关键因素。
1智能化综采工作面技术特征
站在智能化综采工作面技术特点下，主要体现在以下几个方面：第一，液压支架智能化控制。该部分主要涵盖支架与围岩耦合监测控制等几个部分，通过较长时间的观察可以看出，能够保证过程自行决策的基础上，也能够达到智能化调节的效果，最为关键的是，期间还能够很好的改变过去传统喷雾等的模式，达到智能化操作的效果；第二，从采煤机设备下来看，在进行定位过程中，也能够达到极高精确性的效果，伴随着自身学习以及智能化运行轨迹下，过程中存在的一系列的安全隐患，也能够达到有效躲避的效果。第三，对于应用的工作面运输设备来讲，最大的特点就在于电气软启动以及负载等方面的特点，对故障实施针对性诊断的同时，还能够达到有效把控通信以及自动化控制的效果。
2煤矿综采工作面智能化开采技术分析
2.1以姿态数据为基础的液压支架控制技术
液压支架式煤矿综采作业面中的一项重要设备，如果在实际煤矿开采期间，若遇到综采作业面发生起伏不平现象时，底座与顶梁可能会出现纵向和横向倾斜问题，液压支架在升架、推移刮板输送机等各项环节期间，各个过程与围岩作业面为耦合关系，因此，在煤矿开采期间，为了更好的适应采场期间危岩在采煤作业时发生的具体变化情况，液压支架顶梁在煤矿开采时，会发生仰、俯状态，为了确保煤矿开采作业顺利进行，减少非必要故障，要保证开采中采用的液压支架姿态信息始终都处于可视化控制状态，特别是避免咬架、倾倒、碰撞、拉架等各项内容中。基于总线通信方式姿态传感器测量系统，要将液压支架、顶梁、连杆底座地等各个位置处安装姿态传感器，通过对其进行应用，完成对横轴和轴承方向各项角度数据的测量，同时，差距传感器总线利用各自测量的角度数据精准的传输到液压支架控制器。液压支架控制器全面结合支架主体结构件机械模型，对液压支架底座、互帮状态、支架高等各项信息内容加以计算，取得精准的计算结果，通过动态方式监测液压支架姿态情况；通过动态方式控制支架的具体状态，更好完成开采作业。
2.2基于姿态数据的采煤机记忆截割
采煤机是综采工作面的落煤设备，目前采煤机的记忆截割功能主要分为：记忆学习、记忆截割、记忆中断、记忆修改四个阶段。采煤机在割煤过程中可以通过分析、记忆自身运行参数，并按照工艺段将这些数据进行保存，根据记忆数据可以实现自动割煤，当遇到异常情况可以切换至手动割煤。
当工作面发生变化时，将调整后的采煤机滚筒高度或者牵引数据记录下来可以覆盖原先的记忆数据继续截割。未来智能化开采，采煤机则会基于工作面的地质数据、惯性导航和三维扫描等应用进行工作面态势感知，然后根据工作面透明化模型进行数字化采煤。
2.3位置监测技术的应用
在通过智能化综采工作面进行煤矿综采的过程中，需要对采煤机具体的位置实时进行确定与调整。目前，惯性导航技术是位置监测中的一项最常用的技术形式，通过该技术的应用，可以借助于加速度计算来实现采煤机位置监测，并为其提供导航。但是如果仅仅应用这一种技术，随着应用时间的延长，监测误差也会增大。基于此，在该技术的具体应用中，也需要结合一些其他的位置监测技术来使用，比如闭合路径算法的应用便可有效降低其误差，实现采煤机位置的准确监测。特别是在工作面比较大的情况下，这两种技术的结合使用不仅可进一步提升位置监测精度，同时也可以有效降低人工开采程度，让智能化技术在煤矿综采中得以充分利用。
2.4煤流负荷反馈采煤控制技术
基于科技实力迅速提高的背景下，大多数地区的煤矿企业，致力于刮板运输机驱动设备的研发当中，其中更是融合了高压变频器以及高压电机等多个部分，确保最后形成的系统更具有智能化以及自动化的应用特点。在该系统日常应用过程中，围绕煤流负荷情况的大小，能够对运输设备的速度进行合理化的调整，经过较长时间的应用可以看出，最大的优点就在于启动更加的智能，全程做好煤量准确的检测以及智能化调速等方面。依据实时检测的刮板运输机煤流分布负荷，通过变频技术控制实现了工作面采装运的自动协调运行。
3智能化开采技术发展展望
智能化自适应开采技术的整个系统自下而上分为了四个部分，最底层的执行层、感知层、控制层以及最顶层的分析决策层。其中执行层包括了采煤机、液压支架、刮板运输机、转载机、带式运输机、泵站等一系列综采装备；感知层包括装备感知以及环境感知，装备感知主要是检测综采设备的压力、行程、倾角、电流等运行参数，环境感知层包括激光扫描、可见光视频、红外线视频、瓦斯、钻孔、地质勘探、掘进数据等环境参数；控制层为综采控制系统包括支架电液控制系统、采煤机控制系统、“三机”控制系统、集成供液控制系统、供电控制系统等；分析决策层包括了由综采装备的工况数据建立的数据仓库、包括多信息融合的综采工作面三维物理仿真、工作面找直、煤岩识别、上窜下滑测量等功能组成的智能分析应用以及可以实现采煤机截割模板和支架全程自适应跟机的智能决策应用。工作原理为：执行层的装备通过大量传感器感知自身的工作状态，通过激光扫描、可见光相机、火灾标志性气体传感器以及相关地质数据进行工作面地质环境的感知，通过将传感器获得的大量数据构建成数据仓库，并且利用三维可视化技术建立工作面的三维模型，在此基础上进行工作面找直。最后将智能决策下发给综采控制系统进行控制，实现感知、分析、决策、控制的闭环操作。
结语
煤矿的智能化开采不是一朝一夕的，而是分阶段逐步实现的。对煤矿智能化开采的四个阶段进行了简要叙述，总结了每个阶段的典型特征以及技术概要。目前智能化开采正在朝着第三阶段过渡，但是仍然需要在管理观念、经费投入以及研发团队的建设等方面下功夫。
参考文献
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