周至剛 謝金鎖

摘要：無人工作面工程具備非常強(qiáng)的綜合性特點(diǎn)。基于煤炭領(lǐng)域的不斷進(jìn)步，人們?nèi)找骊P(guān)注煤礦生產(chǎn)的安全以及可持續(xù)發(fā)展問題。鑒于此，無人采煤技術(shù)不斷發(fā)展?？梢哉f，煤礦智能無人采煤技術(shù)屬于創(chuàng)新應(yīng)用一系列科技的結(jié)果。為此，本文分析了煤礦智能無人采煤技術(shù)的優(yōu)勢、組成部分，以及煤礦智能無人采煤技術(shù)的發(fā)展措施。

關(guān)鍵詞：煤礦;智能;無人采煤;優(yōu)勢;發(fā)展

1引言

煤礦井下的兩大危險(xiǎn)場所是采煤工作面和掘進(jìn)工作面。因此，工人在生產(chǎn)當(dāng)中無不受到?jīng)_擊地壓、粉塵、水災(zāi)、頂板、地?zé)?、火?zāi)、瓦斯等災(zāi)害的威脅。為此，探究煤礦智能無人采煤技術(shù)顯得非常關(guān)鍵，其是保障煤礦生產(chǎn)零死亡率的關(guān)鍵技術(shù)支撐。

2煤礦智能無人采煤技術(shù)的優(yōu)勢

2.1拓寬了開采煤層的范圍

隨著長時(shí)間開采煤礦，煤礦地表儲(chǔ)量日益降低。為了得到大量的煤炭資源，煤礦開采技術(shù)的發(fā)展方向是縱深化。在開采深層煤礦時(shí)，傳統(tǒng)的開采技術(shù)受到一些限制，工作效率和安全性都比較低。而新的煤礦智能無人采煤技術(shù)能夠有效地處理一系列的技術(shù)難題，且適宜在各種層面開采煤礦，從而使煤礦開采的范圍拓寬。

2.2提高了開采的安全性

煤礦智能無人采煤技術(shù)較為凸顯的優(yōu)勢在于安全性，煤礦開采結(jié)合智能控制機(jī)械進(jìn)行，可以降低事故出現(xiàn)率，從而降低相應(yīng)的損失。

2.3實(shí)現(xiàn)了信息化和機(jī)械化開采

在煤礦開采中應(yīng)用機(jī)械控制技術(shù)和信息技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)開采效率的大大提升。應(yīng)用信息化機(jī)械實(shí)現(xiàn)開采，防止了環(huán)境因素影響導(dǎo)致的問題，從而確保更加高效地開采。

3煤礦智能無人采煤技術(shù)的組成部分

3.1采煤機(jī)智能定位系統(tǒng)

定位煤機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)是電磁感應(yīng)技術(shù)、超聲波探測技術(shù)、紅外探測技術(shù)等。而整體采煤工作的主機(jī)是采煤機(jī)。當(dāng)今定位煤機(jī)的智能技術(shù)依舊較為稚嫩。為此，采煤機(jī)智能定位的重要技術(shù)在于采煤機(jī)自主定位的實(shí)現(xiàn)。而要想有效開發(fā)此系統(tǒng)，應(yīng)做好下面兩點(diǎn)：一是建構(gòu)采煤機(jī)動(dòng)力模型，采煤工作面臨的環(huán)境非常多樣和復(fù)雜，建構(gòu)適宜的采煤機(jī)動(dòng)力模型，確保采煤機(jī)在適應(yīng)開采條件的基礎(chǔ)上運(yùn)行的穩(wěn)定性。這要求對(duì)很多動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行參考，且有效兼顧實(shí)際的地理環(huán)境，考慮影響傳感器的全部因素，據(jù)此建構(gòu)采煤機(jī)運(yùn)行軌跡。并且在采集和分析大數(shù)據(jù)的前提下科學(xué)建構(gòu)采煤機(jī)動(dòng)力模型。二是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)目標(biāo)速度與位置的精準(zhǔn)確定。提升計(jì)算的量、精度以及轉(zhuǎn)換坐標(biāo)，分析高效、科學(xué)的求解策略。除此之外，還需要建構(gòu)地下電子導(dǎo)航數(shù)據(jù)。比較地圖數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)與搜集的采煤機(jī)運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)地圖的正確匹配。同時(shí)，在監(jiān)測收集信息之后，結(jié)合地下電子地圖對(duì)采煤機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

3.2定位煤機(jī)系統(tǒng)和三級(jí)配套系統(tǒng)

綜采工作面完成的工序需要借助可彎曲刮板輸送機(jī)、自移式液壓支架、雙滾筒采煤機(jī)。為了方便頂板維護(hù)，基本應(yīng)用及時(shí)支護(hù)的液壓支架支護(hù)方式，采煤機(jī)首先進(jìn)行割煤，再滯后采煤機(jī)8-12臺(tái)支架移架，然后再滯后移架8-12架移動(dòng)刮板輸送機(jī)。為了使智能化的輸送機(jī)推移、移架、割煤過程實(shí)現(xiàn)，需要準(zhǔn)確定位采煤機(jī)，如此一來，才可以確保按部就班地開展采煤工作。當(dāng)今，定位采煤機(jī)的技術(shù)有紅外探測技術(shù)、電磁感應(yīng)開關(guān)技術(shù)、超聲波探測技術(shù)等。盡管一些煤礦開展了相應(yīng)的試驗(yàn)，可是依舊需要深入探究。

3.3調(diào)高滾筒搖臂系統(tǒng)和辨識(shí)煤巖分界系統(tǒng)

煤跟巖石存在較大差異的硬度系數(shù)，倘若采煤機(jī)割巖石，那么其截齒將被損壞，要么會(huì)更換滾筒。為了全部采出整層煤，需要結(jié)合搖臂調(diào)節(jié)采高。為此，在采煤機(jī)進(jìn)行割煤時(shí)，需要密切配合滾筒搖臂調(diào)高系統(tǒng)與煤巖辨識(shí)系統(tǒng)。

3.4抗干擾系統(tǒng)和雙向通信控制系統(tǒng)

智能無人采煤的關(guān)鍵支撐在于穩(wěn)定的通信技術(shù)。通信控制系統(tǒng)可以結(jié)合信號(hào)的收發(fā)準(zhǔn)確控制綜采裝置，主要有超前和端頭支護(hù)段控制系統(tǒng)、三機(jī)配套控制系統(tǒng)。

3.5監(jiān)測與診斷設(shè)備狀態(tài)系統(tǒng)

因?yàn)椴擅汗ぷ髅婷媾R非常復(fù)雜的工作環(huán)境，設(shè)備的異常現(xiàn)象往往會(huì)形成。為此，需要監(jiān)測設(shè)備的參數(shù)（輸送機(jī)彎曲角度、截齒磨損程度、油液溫度和位置、煤機(jī)傾角等）和應(yīng)用故障診斷系統(tǒng)。

3.6辨別與處理地質(zhì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

要想切實(shí)使無人化綜采實(shí)現(xiàn)，務(wù)必對(duì)一系列的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，且能夠及時(shí)通過該地質(zhì)構(gòu)造。像是在碰到斷層的情況下，需要根據(jù)檢測的斷層參數(shù)，在系統(tǒng)中自主、迅速研究過斷層的策略。

4煤礦智能無人采煤技術(shù)的發(fā)展措施

要進(jìn)一步認(rèn)清智能化建設(shè)的出發(fā)點(diǎn)，通過減人達(dá)到保障安全的目的。加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，利用好煤礦智能開采試驗(yàn)中心這個(gè)技術(shù)平臺(tái)，圍繞解決智能化建設(shè)最現(xiàn)實(shí)、最緊迫的問題，加強(qiáng)與高校、科研機(jī)構(gòu)產(chǎn)學(xué)研合作，著力解決智能化建設(shè)薄弱點(diǎn);大力推廣煤巷掘、支、運(yùn)三位一體高效快速掘進(jìn)等成套裝備技術(shù)，大力推進(jìn)井下機(jī)器人研究應(yīng)用，加快煤礦信息化和自動(dòng)化深度融合發(fā)展，加快建成智慧煤礦體系;注重典型引路，重點(diǎn)選樹一批智慧化建設(shè)、智能化改造的先進(jìn)典型，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以點(diǎn)帶面，發(fā)揮示范帶動(dòng)作用，在全國煤炭行業(yè)樹立智能化建設(shè)的“山東標(biāo)桿“。同時(shí)，兗礦要瞄準(zhǔn)沖擊地壓礦井“發(fā)力點(diǎn)“，把智能化改造作為提升安全保障能力的關(guān)鍵手段，推動(dòng)沖擊地壓礦井年底前采掘工作面全部實(shí)現(xiàn)智能化。

5結(jié)束語

綜上所述，煤礦智能無人采煤技術(shù)擺脫了傳統(tǒng)開采技術(shù)的限制，還需要處理不少技術(shù)性的難題。在以后的發(fā)展進(jìn)程中，需要持續(xù)解決技術(shù)難題，建構(gòu)與健全技術(shù)體系，從而在開采煤炭中體現(xiàn)更大的作用。

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作者簡介：周至剛（1989，12-），男，漢族，山東鄒城人，本科，助理T程師，技術(shù)員，研究方向：自動(dòng)化采煤、掘進(jìn)設(shè)備管理。