張虎雄

[摘 ? ?要]煤礦綜采過(guò)程中所應(yīng)用的設(shè)備較為復(fù)雜龐大，且生產(chǎn)體系規(guī)?；?，工人所處的條件比較惡劣，通過(guò)智能化技術(shù)能夠?qū)Ξ?dāng)前工作過(guò)程中出現(xiàn)的一系列問(wèn)題進(jìn)行集中控制，智能化技術(shù)的應(yīng)用，能夠改善綜采中的各種問(wèn)題，從而確保綜采工作面能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人化操作，提升生產(chǎn)作業(yè)的安全性。應(yīng)用智能化技術(shù)進(jìn)行煤礦開(kāi)采事業(yè)的管理，對(duì)于企業(yè)未來(lái)的發(fā)展具有重要意義。

[關(guān)鍵詞]綜采工作面;智能化技術(shù);裝備;發(fā)展

[中圖分類號(hào)]TD67 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）03–00–02

[Abstract]The equipment used in the process of fully mechanized coal mining is complex and huge， and the production system is large-scale， and the conditions of workers are relatively bad. Through the application of intelligent technology， a series of problems in the current working process can be centralized controlled， and the application of intelligent technology can improve various problems in fully mechanized coal mining， so as to ensure that the fully mechanized coal mining face can realize unmanned operation To improve the safety of production operation. The application of intelligent technology in the management of coal mining is of great significance for the future development of enterprises.

[Keywords]fully mechanized working face; intelligent technology; equipment; development

當(dāng)前隨著產(chǎn)業(yè)改革持續(xù)進(jìn)行，各行各業(yè)均不斷展開(kāi)技術(shù)形式融合，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與煤礦產(chǎn)業(yè)的融合，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化技術(shù)應(yīng)用的擴(kuò)展，提升行業(yè)的整體運(yùn)營(yíng)速度。煤礦行業(yè)是我國(guó)基礎(chǔ)行業(yè)之一，在改革的過(guò)程中融入智能化技術(shù)，形成技術(shù)以及產(chǎn)業(yè)的深度融合，有利于改善環(huán)境引發(fā)的對(duì)于煤礦作業(yè)人員的危害。

1 綜采工作面智能化技術(shù)概述

綜采工作面技術(shù)以及裝備的發(fā)展包括機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化、無(wú)人化等階段。這些高度集成的技術(shù)形式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于工作流程的自動(dòng)化控制，通過(guò)采煤機(jī)的自主導(dǎo)航、三機(jī)聯(lián)動(dòng)等自動(dòng)控制技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于地面、環(huán)境、系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而改善傳統(tǒng)施工過(guò)程中的各種問(wèn)題。當(dāng)前綜采工作面面臨著諸多問(wèn)題，首先是綜采的工作環(huán)境比較復(fù)雜，惡劣的條件因素會(huì)對(duì)采礦造成一定的影響，使得傳感器的反應(yīng)速度以及可靠性受到影響。且煤炭的地質(zhì)條件相對(duì)比較復(fù)雜，一般的技術(shù)內(nèi)容不具有普遍適用性。各個(gè)設(shè)備廠商的控制系統(tǒng)在接口、冗余功能以及協(xié)議等方面不具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，集中控制方面無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榭紤]防爆要求，整體設(shè)計(jì)過(guò)程存在一定的難度，受到井下的空間限制，設(shè)備應(yīng)用比較緊湊化。在綜合分析國(guó)內(nèi)外綜采工作面智能化技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了智能開(kāi)采系統(tǒng)的主要模型，同時(shí)對(duì)關(guān)鍵技術(shù)詳細(xì)分析，為后續(xù)的開(kāi)采工作提供必要的指引。

2 綜采工作面智能化的關(guān)鍵技術(shù)

智能化開(kāi)采技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜性較高的系統(tǒng)工程，通過(guò)對(duì)綜采工作面智能化系統(tǒng)的分析，能夠獲取工作面智能化開(kāi)采的主干模型，模型系統(tǒng)的核心為地下的控制中心，設(shè)備的基礎(chǔ)構(gòu)造包括煤層位置對(duì)應(yīng)的時(shí)效截割模型，可以發(fā)揮對(duì)于機(jī)械的自動(dòng)化控制，提升采煤的工藝水平。綜采工作面智能化開(kāi)采系統(tǒng)主干模型如圖1所示。

2.1 位置監(jiān)測(cè)和自動(dòng)取直技術(shù)

采煤過(guò)程中，工作面持續(xù)推進(jìn)從而使得支架以及刮板呈現(xiàn)最佳的受力狀態(tài)，能夠維持工作面的直線形式，可以與巷道呈現(xiàn)一種正交的方向.以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過(guò)位置監(jiān)測(cè)以及自動(dòng)取直技術(shù)，能夠獲取采煤機(jī)的位置模型以及運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，從而可以進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)航。根據(jù)所獲取的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)信息，進(jìn)行截割模型傳輸采煤機(jī)的自動(dòng)控制，數(shù)據(jù)向系統(tǒng)內(nèi)部傳送，可以有效地進(jìn)行機(jī)械聯(lián)動(dòng)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外有較多的采煤機(jī)位置監(jiān)測(cè)技術(shù)，常見(jiàn)的技術(shù)形式包括無(wú)線電回聲技術(shù)、光柵位移監(jiān)測(cè)技術(shù)以及各種組合技術(shù)形式等，不同的技術(shù)形式有不同的測(cè)量精度值，無(wú)法保證能夠滿足自動(dòng)化煤礦采集的目的。當(dāng)前最常用的煤礦采集技術(shù)為慣性導(dǎo)航技術(shù)，作為一種自動(dòng)導(dǎo)航的有效方式，能夠通過(guò)加速度的獲取進(jìn)行物體位置的即時(shí)信息定位，因?yàn)閼T性導(dǎo)航系統(tǒng)的總體精度值比較高，且受到長(zhǎng)時(shí)期的誤差積累，無(wú)法滿足采煤機(jī)導(dǎo)航的需求，需要對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行集中補(bǔ)償，常見(jiàn)的誤差補(bǔ)償形式包括航位推算法、里程表補(bǔ)償法以及閉合路徑算法等，其中閉合路徑算法作為一種長(zhǎng)期有效的系統(tǒng)補(bǔ)償方法，主要是將橫截深度作為額定值進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，從而獲取各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

2.2 界面識(shí)別技術(shù)和工作面水平控制技術(shù)

為了確保采出率的最大值同時(shí)降低可能導(dǎo)致的資源浪費(fèi)，則應(yīng)該確保截割的區(qū)域位置在底部的邊界，還應(yīng)該確保底面的平整性。通過(guò)自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行三維定位。地理信息系統(tǒng)所獲取的煤層動(dòng)態(tài)傾角以及界面信息，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于界面的整體識(shí)別。傾角數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)測(cè)量，可以保證對(duì)滾筒自動(dòng)調(diào)高，確保所截割的區(qū)域與煤層的實(shí)況信息一致。當(dāng)前常用的綜采工作面技術(shù)形式為通過(guò)記憶割煤技術(shù)進(jìn)行采煤機(jī)的半自動(dòng)調(diào)高，首先司機(jī)進(jìn)行示范采煤，根據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)置，記錄采高信息，隨后集中進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼，根據(jù)記憶截割數(shù)據(jù)的自動(dòng)信息調(diào)整值準(zhǔn)確采集，如果產(chǎn)生較大的煤層數(shù)據(jù)信息的變化，則需要進(jìn)行人工干預(yù)。作為智能截割的關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)煤巖界面識(shí)別能夠確保煤礦開(kāi)采的高效性。當(dāng)前隨著技術(shù)發(fā)展，應(yīng)用的煤巖界面識(shí)別技術(shù)也不斷革新。熱紅外攝像儀進(jìn)行煤層特征的定位以及識(shí)別，能夠確保煤巖紅外射線波長(zhǎng)差異性以及保持與巖層傾向的一致。在完成對(duì)煤層帶式夾層特征的捕捉后，圖片不斷增強(qiáng)處理，通過(guò)像素掃描了解巖層界面的動(dòng)態(tài)傾角信息，通過(guò)此種信息形式對(duì)滾筒動(dòng)態(tài)調(diào)高，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)于水平面的控制。在確定合適的攝像頭以及位置傾角后，強(qiáng)化設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性，來(lái)輔助進(jìn)行煤炭巖層的判斷。

2.3 溜坡控制技術(shù)

在進(jìn)行煤層的回采過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)工作面以及煤層存在走向不垂直的情況，則會(huì)導(dǎo)致在巷道間產(chǎn)生溜坡，為了避免因?yàn)榱锲聦?dǎo)致的施工不利，則應(yīng)該應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行調(diào)整糾正，可以在靠近端頭的位置放置激光掃描設(shè)備，根據(jù)掃描記錄的推進(jìn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行巷道的方向定位，同時(shí)參照濾波算法對(duì)掃描儀的位置以及姿態(tài)進(jìn)行確定，同時(shí)將此類信息向地理信息系統(tǒng)反饋，以確保能夠?qū)ぷ髅娴妮喞约跋锏佬畔⒓皶r(shí)更新，維持工作面以及煤層的走向形勢(shì)。

2.4 液壓支架電液控制技術(shù)

作為綜采控制面重要控制技術(shù)之一，液壓支架電液控制系統(tǒng)具備自動(dòng)、成組的動(dòng)作，同時(shí)能夠進(jìn)行鄰架操作以及手動(dòng)操作，這種技術(shù)形式相對(duì)比較成熟，可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制的形式，進(jìn)行液壓支架以及采煤機(jī)的聯(lián)動(dòng)，能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)中安全性的需要，整體的可靠性比較高。

3 綜采工作面智能化技術(shù)及裝備的未來(lái)發(fā)展方向

科學(xué)技術(shù)持續(xù)進(jìn)步帶動(dòng)了光電子技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，其在綜采工作面智能化應(yīng)用的程度也不斷提高，未來(lái)的綜采自動(dòng)化發(fā)展將呈現(xiàn)一種不斷優(yōu)化革新的模式。在割煤作業(yè)中，利用相關(guān)的算法識(shí)別技術(shù)能夠獲得放煤的模型，自動(dòng)化方面能夠降低工作人員的壓力，同時(shí)通過(guò)無(wú)線電波以及紅外線技術(shù)，可以獲得更高的分辨率傳感器，從而可以進(jìn)行煤巖界面的準(zhǔn)確定位，控制的精確度更高，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于滾筒的自動(dòng)調(diào)高控制處理。根據(jù)煤層采礦的實(shí)際需要進(jìn)行技術(shù)組合，將雷達(dá)探測(cè)技術(shù)應(yīng)用于其中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于工作面高度的自動(dòng)調(diào)整。通常綜采面有大量的巷道設(shè)備分布，其測(cè)量定位的難度相對(duì)較大，可能會(huì)影響工作面設(shè)備的可視化測(cè)量，在進(jìn)行綜合開(kāi)采的過(guò)程中，需要考慮實(shí)際環(huán)境可能導(dǎo)致的對(duì)于測(cè)量結(jié)果的實(shí)際影響，進(jìn)行設(shè)備的精度調(diào)整，打破常規(guī)的處理模式，確保檢測(cè)技術(shù)的質(zhì)量、效率，使工作面處于直線的形態(tài)，達(dá)到工作面調(diào)直的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前綜采工作面智能化處理技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中存在一系列的問(wèn)題，為了更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)于綜合機(jī)械化采煤的智能控制，要做好專業(yè)環(huán)節(jié)的管控，不斷創(chuàng)新技術(shù)形式，通過(guò)各種技術(shù)融合應(yīng)用，完善軟件的開(kāi)采系統(tǒng)，維持不同系統(tǒng)之間信息共享的穩(wěn)定性，從而更好地進(jìn)行設(shè)備的傳輸控制，確保綜合機(jī)械化采煤技術(shù)向著現(xiàn)代化、高效化的方向發(fā)展。

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