桑树坪二号 陕西省韩城市 715400
摘要：随着时代的不断发展和进步，传统的煤矿掘进技术已经远远跟不上时代的步伐。信息时代给煤矿掘进技术的提升带来了契机，智能掘进技术应运而生。本文主要就智能化设备在煤矿掘进工程中应用进行研究分析，以供参考和借鉴。
关键词：智能化；煤矿作业；掘进工程；应用
引言
随着科学技术的快速发展，煤矿生产中综采工作面设备相关技术也得到极大的提升，目前已经能够完全实现作业设备的无人化、自动化、智能化应用，有效地提升了综采工作面的作业效率，但随之极大地提升了煤矿巷道的掘进开采工作量，容易对煤矿的作业效率及安全作业等方面产生一定的负面影响。巷道掘进作业中所采用的技术、设备水平程度将直接决定煤矿生产作业的产量，只有不断创新、改造综采工作面掘进设备以及技术，才能真正地实现煤矿企业的安全高效作业，并不断促进我国煤矿巷道掘进技术的高速发展。
1传统煤矿掘进工程技术研究
1.1煤矿掘进方式
关于煤矿的掘进方式有很多，通过阅读大量文献，主要包括以下两种技术：第一，机械化掘进方式。机械化掘进的方式实际上采用的是煤巷综合性的机械，机械和机械之间进行配套作业线。目前我国在煤矿掘进过程中的发展，主要应用掘进机械，也就是悬臂式的掘进机械。现在许多的掘进机械在进行煤巷掘进时，动力都比较足，生产能力强，而且因为采用的是液用马达驱动，因此其损坏率也大大降低。而且掘进机在进行机械化掘进时，都是采用PLC控制技术，其能够高效诊断出机械的问题，这从侧面也反映出目前的煤矿掘进技术中机械化掘进方式的稳定性以及可靠性都比较强，发展现状比较乐观；第二，一体化掘进方式。一体化掘进方式需要用到掘锚机组，这是一种高端的设备。掘锚机组一体化这种煤矿掘进方式目前还不够成熟，需要长时间的试验。目前该掘进方式只在一些比较特殊的区域进行应用，一体化掘进方式的发展前景不够明朗，还需要时间进行考验。
1.2煤矿掘进设备
自二十世纪中叶以来，我国一直在借鉴西方的优秀技术经验的基础上，不断探索煤矿掘进技术，由此我国从那时的煤矿掘进设备以及技术都有了一定的发展和提高，但是仍然与外国有很大的差距。起初我国的煤矿掘进设备只是小型的机械，机率小且体积小。上个世纪下叶，我国开始引进国外的高端煤矿掘进设备，这在一定程度了提升了我国煤矿掘进技术的发展，悬臂式煤矿掘进机逐渐开始被广泛应用。多年以来，我国在煤矿掘进设备上的研发与创新的脚步从未停歇，目前已经有二十多中煤矿掘进设备，功率和规模都在逐步变大，但是毋庸置疑，我国的煤矿掘进设备由于起步比较晚，其在稳定性、可靠性等方面仍然比不上西方国家。我国的煤矿掘进设备在一些关键技术、设计、加工等方面的发展状况不容乐观，所以创新性的发展高效的煤矿掘进技术，提升煤矿的效益已然是大势所趋。
1.3煤矿掘进系统
第一，快速掘进系统，主要由综掘机、移动式锚杆钻车、集控中心、自移机尾、可弯曲皮带组成，特点是综掘机替代运锚机，移动式锚杆钻车代替运锚机，综掘机体积小，对巷道要求低，维修方便，移动式锚杆钻车不能完成全部支护，需人工补打；第二，传统掘进，主要由综掘机、迈步支架运输皮带组成，特点是掘进速度慢，而且工人劳动强度高。
2智能化设备在煤矿掘进工程中应用
2.1主要设备的构成
智能化系统主要由掘锚机、破碎机、迈步式顶棚、锚杆钻车、自移机尾、皮带系统以及除尘系统所构成，该系统能够实现掘进作业中各项需求，主要技术思路是采用“掘、支、运”进行同步一次成巷作业，从而实现快速掘进目的。
2.2关键技术
智能化系统可以很好地适应不同的作业环境，对不同的作业工况具有一定的预判以及处理能力，并将这些状态实时传输至工作面控制室，以实现对控制系统的远程监控以及设备的协同控制，确保生产作业的安全实施。考虑到快速掘进工作面的地质环境、控制系统作业性能以及作业生产的需求等各项因素，通过将系统进行整体化处理，在无线通信技术的作用下完成各设备的协调，在工作面控制室的统一协同控制下使其实现信息互通联系作业，详细如下：
2.2.1单机智能控制技术
单机智能控制技术是实现快速掘进成套装备智能化控制系统最重要的技术方式，由掘锚机组、多臂锚杆机、可弯曲带式转载机以及迈步式自移机尾的控制系统所构成，而该技术中所有设备的运作又是通过电控系统得以实现。通过单机智能控制技术电控系统能够完成单机的控制及保护、数据的采集及分析、远程控制及指令传输等，以此完成快速掘进系统各机组设备间的协同控制。此外，单机智能控制技术实现的依托于机载控制计算机，目前技术能够保障其在富含粉尘、空气潮湿等复杂环境下的长期振动作业中正常运行，并且机载控制计算机具有可视化、模块化等特点，能够提供较好的人机交互体验，并可根据实际的需求添加所需的功能模块，具有极强的拓展能力。
2.2.2多机组联合作业技术
多机组联合作业是智能化快速掘进成套装备主要优势，是由传输装置、自移机尾等装置组成，能够实现顺逆煤流集控以及联动闭锁，提升迈步自移机尾的移动能力，保持掘锚机与五臂锚杆机的作业同步率、增加成套设备前进的速度，以及增强设备在作业时的移送进程、提升巷道掘进的整体速度等功能作用，使煤矿巷道快速掘进具有更好的掘进连续性及协调性。
2.2.3智能截割技术
智能截割技术包含自动定位、智能截割以及自动截割等，并根据其惯性导航系统作为快速掘进中设备机身姿态以及掘进方位的检测，以此提升巷道中作业效率及精准度。智能截割控制系统能够检测到截割头在进行作业时的数据信息，根据其数据参数的差异可及时调整设备的作业速率，以使其能够保持在最佳的作业状态，保证设备在快速作业的同时可以延长电机的使用寿命，并保持作业具有连贯性。自动截割是根据掘锚机截割滚筒的作业状态，根据实际情况自动调整掘锚机截割滚筒的运行参数，使其保持循环作业，从而提升作业效率。
2.2.4无线通信技术
通过无线通信技术可实现快速掘进成套装备智能化控制系统中各设备机组间的相互通信，控制各设备的协同控制，能够产生更好的配合作业效果、提升作业的效率。工作面中各单机在无线网络下能够进行实时的信息通信以及同步作业，结合设备管理系统可以轻松实现不同设备的控制工作，并为各终端控制提供有力的支持。
2.2.5集中控制技术
利用无线网络与工作面中各子系统进行即时通信，是实现集中控制技术的关键所在。集中控制技术通过并入快速掘进成套装备智能化控制系统，能够做到对各设备运行状态的实时监测、工作面画面的实时传输等，实现远程的设备启停、运输数据、指令的传输，实现以工作面的自主控制为主、监控中心远程干预控制为辅的智能化高安全性的自动作业方式。
结束语
综上所述，目前煤矿掘进技术的智能化发展已经是大势所趋，但是目前我国的发展仍然处在不成熟的阶段，相关部门只有采取完善相关的法律法规以及建设示范性的智能化煤矿等相关措施，才能够助推煤矿掘进技术的智能化发展，从而推动煤矿企业的智能化全面建设。
参考文献：
[1]赵飞.基于智能化技术的煤矿掘进工作面安全监测与预警技术研究[J].能源技术与管理，2020，45（06）：142-143+185.
[2]王杜娟，贺飞，王勇，荆留杰，赵先发.煤矿岩巷全断面掘进机（TBM）及智能化关键技术[J].煤炭学报，2020，45（06）：2031-2044.
[3]张建国.赋存条件复杂煤矿要补齐采掘智能化建设短板[N].中国煤炭报，2020-04-09（003）.