摘 要：本文基于當(dāng)前礦井采煤工作面自動化、智能化生產(chǎn)現(xiàn)狀，探析了采煤工作面自動化、智能化技術(shù)與裝備的進展，指出了智能化工作面面臨的主要問題以及需突破的關(guān)鍵技術(shù)，并提出了一系列行之有效的發(fā)展策略，以期有助于提高礦井采煤工作面的自動化、智能化水平，為企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：采煤工作面；自動化；智能化；技術(shù)；裝備

礦井采煤工作面智能化生產(chǎn)現(xiàn)狀

采煤機的跟機自動、液壓支架的電液控制、三機設(shè)備的“一鍵”啟停等是目前國內(nèi)綜采工作面的主要技術(shù)裝備，綜采工作面連接著高速光纖網(wǎng)絡(luò)，同時，綜采工作面也逐步覆蓋了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這些都為綜采工作面實現(xiàn)智能自動化打下了堅實基礎(chǔ)。采煤機、液壓支架和輸送機這些綜采設(shè)備彼此獨立，為單獨控制形式，雖然，目前三機設(shè)備已經(jīng)具備了集中監(jiān)測和監(jiān)控綜采工作面的功能。但是，采煤機、液壓支架和輸送機這些綜采設(shè)備的功能還有待完善，其信息的收集要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，不僅設(shè)置工作面監(jiān)控平臺，而且要搭建地面遠(yuǎn)程控制中心，通過遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)和工作面視頻系統(tǒng)從而實現(xiàn)綜采工作面的遠(yuǎn)程自動控制。

采煤工作面智能化技術(shù)與裝備的進展

2. 采煤工作面智能裝備

（1）智能液壓支架。綜采液壓支架的電液控制系統(tǒng)與其液壓支架結(jié)構(gòu)并未真正融合，是支架生產(chǎn)后添加的附屬品，以后的支架產(chǎn)品設(shè)想將電液控制系統(tǒng)與液壓支架設(shè)計為一個整體，將傳感器和控制器與支架機械結(jié)構(gòu)相融合，使支架的成本降低，真正實現(xiàn)液壓支架結(jié)構(gòu)的一體化，使液壓支架朝著智能自動化的方向發(fā)展。通過支架遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實現(xiàn)對液壓支架遠(yuǎn)程控制，在監(jiān)控中心設(shè)置液壓支架遠(yuǎn)程操作臺，通過工作面視頻界面以及電液控計算機主界面輔助實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。

（2）智能采煤機。根據(jù)不同采煤工藝的要求智能化采煤機能夠智能切換工作模式。通過MEMS傳感器技術(shù)收集到采煤機及其支架的工作狀況和位置關(guān)系，從而預(yù)測采煤機的運行軌跡，實現(xiàn)采煤機與其他設(shè)備間協(xié)同作業(yè)。

在監(jiān)控中心安裝采煤機遠(yuǎn)程操作臺，監(jiān)測系統(tǒng)將監(jiān)測到的采煤機位置和作業(yè)信息情況傳遞到操作臺，采煤機視頻系統(tǒng)進行滾筒升降等命令指示，采煤機網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)通信將相應(yīng)的指令信息反饋給操作臺，從而實現(xiàn)采煤機的遠(yuǎn)程控制。

2. 綜采工作面智能技術(shù)

（1）綜采工作面連續(xù)推進影響因素研究。分析研究影響綜采工作面連續(xù)推進的因素，需要理論聯(lián)系實際，結(jié)合綜采工作面目前的發(fā)展現(xiàn)狀，組建數(shù)據(jù)模型進行分析，進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，統(tǒng)籌分析目前自動化綜采工作面現(xiàn)狀，確定綜采工作面連續(xù)推進影響因素研究匯總報告。

（2）綜采工作面連續(xù)推進方法研究。連續(xù)推進方法只要有兩種，一是設(shè)置設(shè)備運行狀況分析統(tǒng)計程序，對綜采工作面設(shè)備運行時長、使用頻率、故障率等數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計，從而分析設(shè)備故障；二是采用綜采工作面精準(zhǔn)控制系統(tǒng)，通過高精度定位技術(shù)，精確控制支架千斤頂?shù)耐埔苿幼鳌?/p>

以下技術(shù)已取得突破性進展還有待提高發(fā)展：

（1）視頻監(jiān)控技術(shù)。綜采工作面采礦模擬系統(tǒng)通過增強虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以模擬出三維的采礦現(xiàn)實環(huán)境，采礦作業(yè)過程和設(shè)備的運行均可實時模擬，并且可以實現(xiàn)人機交互功能，操作人員可以隨時隨地進入模擬系統(tǒng)的任意過程與區(qū)域。

（2）支架防碰撞技術(shù)。防碰撞系統(tǒng)不僅可以向采煤機操作人員提前發(fā)出視聽報警信號的探測裝置，而且是采煤機上的安全保護系統(tǒng)。

3 存在的主要問題

（1）缺乏統(tǒng)一的通信平臺。綜采工作面信息網(wǎng)絡(luò)一般只能用來傳遞數(shù)據(jù)量較大的視頻信息，其它信息無法傳遞，由于缺乏統(tǒng)一的通信平臺，各系統(tǒng)間的信息資源共享并沒有真正實現(xiàn)，綜采設(shè)備監(jiān)控數(shù)據(jù)的共享連接還未實現(xiàn)。

（2）工作面還不能實現(xiàn)自動找直。雖然國外在綜采工作面找直功能方面取得了一定成果，導(dǎo)航技術(shù)與LASC技術(shù)相結(jié)合使綜采工作面設(shè)備的自動找直功能和水平控制功能得以實現(xiàn)。但工作面的自動化測量技術(shù)要求精準(zhǔn)的相對位移和距離，由于其測量精度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，精準(zhǔn)的找直技術(shù)還未實現(xiàn)。

（3）綜采工作面存在上竄下滑的問題。綜采工作面煤層錯綜復(fù)雜的地理環(huán)境，使得板輸送機作業(yè)時常常沿綜采工作面整體上下滑動，造成刮板機和轉(zhuǎn)載機之間的距離增大或減小，引發(fā)運煤故障的安全問題，以及縮小安全出口等安全隱患。

4 采煤工作面智能化技術(shù)未來發(fā)展方向

4. 煤巖自動識別技術(shù)

對具有放煤工藝的綜采工作面而言，要實現(xiàn)工作面的智能化必須突破煤巖放落自動識別技術(shù)，建立煤巖放落的數(shù)學(xué)模型進行分析研究，加之信息技術(shù)識別控制算法為最終實現(xiàn)自動化放煤提供了可能。目前已經(jīng)存在的就有二十多種煤巖分界傳感系統(tǒng)，包括記憶程序控制系統(tǒng)、振動頻譜傳感系統(tǒng)等，但是這些技術(shù)僅僅停留在理論階段，在實際生產(chǎn)中未能成功使用，由于井下錯綜復(fù)雜的煤巖環(huán)境條件，增大了煤巖分界面的辨別難度，使煤巖分界面無法準(zhǔn)確判斷，因此實現(xiàn)采煤機滾筒自動調(diào)高的關(guān)鍵是研制出精準(zhǔn)并有一定分辨率的煤巖分界識別傳感器。研究方向是深入研究組合式調(diào)高技術(shù)方法，國外機型采用最多的技術(shù)為記憶智能程控技術(shù)，同時在實際應(yīng)用中最廣，雷達(dá)探測技術(shù)是目前最有發(fā)展前景的技術(shù)。

4. 刮板輸送機直線度檢測與控制技術(shù)

綜采工作面與巷道作為狹長型的測量對象，大量的設(shè)備如液壓支架等錯綜復(fù)雜的分布其中，其本身的測量技術(shù)就有一定難度。加之錯綜復(fù)雜的煤層和地理環(huán)境，使得綜采工作面設(shè)備的非可視測量十分困難。通常都采用地面常規(guī)的激光定位技術(shù)，但是由于伴隨著采煤機切割工作面作業(yè)時會產(chǎn)生大量煤塵，從而影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此不宜采用此技術(shù)。測量定位設(shè)備本身的定位精度，對測量定位技術(shù)的要求很高，根據(jù)綜采工作面需要，角度定位精度要達(dá)到0.01°。

5 結(jié)論

隨著煤礦行業(yè)工業(yè)化和信息化相輔相成的發(fā)展，促進了煤炭科技的創(chuàng)新發(fā)展和智能化建設(shè)，推動了煤礦企業(yè)模式從勞動密集型轉(zhuǎn)為技術(shù)密集型，智能化技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如雨后春筍般蓬勃發(fā)展。因此，煤礦綜采工作面智能化技術(shù)及裝備也正向高智能化、高信息化的方向發(fā)展，煤礦開采工作也應(yīng)緊跟煤炭行業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展與時俱進，最終實現(xiàn)智能化無人化開采的目標(biāo)。

參考文獻：

[1]甄烺杰.煤礦綜采工作面設(shè)備安裝拆除現(xiàn)狀及改進措施[J].機械管理開發(fā)，2016（04）：4-7.

作者簡介：焦金成（1978-），男，漢族，河南魯山縣人，本科，助理工程師，畢業(yè)于河南理工大學(xué)，采礦工程專業(yè)，研究方向：煤礦開采。