王世昕

華晉焦煤有限責任公司沙曲一號煤礦 山西呂梁 033300

在我國工業(yè)化發(fā)展迅速的背景下，煤礦事業(yè)發(fā)展迅速，為了進一步保證煤炭開采過程中的安全以及提高開采和運輸?shù)男?，對煤礦智能化遠程集控系統(tǒng)進行分析已經(jīng)刻不容緩了。因為智能化遠程集控系統(tǒng)主要是以地面進行控制的，從而能夠最大程度上減少人工進入現(xiàn)場的概率，進而為生產安全提供了保障[1]。

1 通信技術積累與發(fā)展

煤礦井下智能化系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸尤其是控制信號的傳輸，對設備及線路有一定要求，即低延時、覆蓋范圍廣、抗干擾能力強、線路及設備敷設簡便、功耗低。在5G技術未全面商用前，主流的通信方式有以下3種：

（1）有線信號傳輸。有線信號傳輸具備低延時及抗干擾能力強的特點，往往能達到1ms以下。但煤礦井下環(huán)境復雜，設備及線路布設困難，意外情況的發(fā)生也會導致線路及信號經(jīng)常中斷。

（2）Wi-Fi無線網(wǎng)絡。Wi-Fi信號覆蓋范圍小，如果要獲得較低延時，尤其在井下綜采工作面這種惡劣的環(huán)境下，每平方米需布置的基站數(shù)量較多，導致基站維護工作量大且成本高，達不到減人增效的目的。

（3）4G通信網(wǎng)絡。4G基站信號覆蓋范圍比Wi-Fi要好，目前設備在井下的覆蓋范圍基本在半徑300m左右，但延時相對于有線及Wi-Fi較高，LTE網(wǎng)絡的延遲狀況是接近于20ms的雙向時延，不利于工控系統(tǒng)的應用。以上技術各有優(yōu)點，同時缺點也極其明顯。隨著5G技術在井下的應用，滿足了煤礦智能化系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?G技術具備低延時、大帶寬的特性，具有較廣的覆蓋范圍和優(yōu)秀的抗干擾能力，為智能化系統(tǒng)無線信號傳輸提供了可靠的保障。

2 綜采工作面智能化技術

2.1 地下開采裝備需要具有精確的定位和導航功能

在煤炭智能化開采技術中，其核心的技術為定位技術和導航功能，因為實際煤炭開采工作需在礦井下進行，操作人員在礦井上無法對井下的環(huán)境和具體開展情況進行了解，這時智能化煤炭開采技術的定位技術和導航技術，可及時將井下的影像和數(shù)據(jù)上傳給井下控制人員。根據(jù)收集的影像和數(shù)據(jù)信息工作人員可確保煤炭開采設備的具體情況，并清楚定位具體的采礦路線。但是在進行實際開采工作時，礦井下的環(huán)境非常復雜，而且封閉的井下環(huán)境將智能化系統(tǒng)的信號傳輸過程阻斷，從而導致定位和導航的準確性受到影響。

2.2 膠帶系統(tǒng)和控制系統(tǒng)

煤礦智能化遠程集控系統(tǒng)主要是以計算機網(wǎng)絡為基礎，以信息共享為手段實現(xiàn)智能化。穩(wěn)定性好、傳送量大、容易維修是膠帶運輸?shù)奶攸c，因此膠帶傳送被廣泛用于采煤機的機械傳動部分。智能化遠程集控系統(tǒng)能夠實現(xiàn)自動檢測故障的功能，從而在一定程度上減少人員進入煤礦現(xiàn)場，進而為人員的安全提供了保障。另外膠帶運輸智能化具有就地、遠程和自動三種控制模式，對于各條膠帶機的啟動和停止，操作人員也可以采用不同方式進行控制，進而使得系統(tǒng)的可靠性和靈活性得到顯著提高。其次，開閉環(huán)交叉使用的控制系統(tǒng)也是非常重要的，只有速度控制系統(tǒng)、噪聲監(jiān)測系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)等控制系統(tǒng)協(xié)調工作、相互配合，才能提高整個系統(tǒng)傳輸采集的效率[2]。

2.3 在開展過程中應用智能探測技術

目前我國智能化煤炭開采技術的智能探測技術包含煤巖分界技術，煤矸放入自動識別技術以及超前探測技術。其中煤巖分界技術，通過使用單個天線的和多普勒雷達進行脈沖發(fā)送和信號接收工作，當工作的信號接觸煤巖時，信號將會逐漸減弱并反射回發(fā)射區(qū)域，這是工作人員可根據(jù)接收的信號區(qū)分煤礦。工作人員在對接收的信號進行具體判斷時，可通過反射波的波長和頻率對煤礦與巖石之間的分界點進行判斷。但是在具體使用的過程當中，反射波的波長和頻率在傳播時，會受到煤層的厚度以及透射波的影響。煤矸放入自動識別技術是對煤礦物的組成進行分析的一種技術，該技術利用分秒脈沖的電場進行材料結構的識別。超前探測技術具有精確度高的特點，而且它的使用范圍非常廣泛，不需要對物質的成分進行事前分析以及數(shù)據(jù)輸入，在任何條件下都可以獲得較為準確的數(shù)據(jù)。

2.4 高精度導航調直技術

在綜采過程中刮板運輸機不僅是煤炭運輸?shù)闹饕ぞ?，其運行軌道更是采煤機割煤的運行軌道，同時還是支架挪移的支撐點。為確保綜采過程中各個設備可以跟隨作業(yè)面及時調直，確?；夭勺鳂I(yè)得以順利持續(xù)進行，就需要借助高精度導航調直技術，對作業(yè)面直線度進行精準控制。

3 結語

伴隨煤礦淺層資源的逐漸枯竭，深部開采已成為煤礦未來發(fā)展的必然趨勢。但在深部回采中由于作業(yè)環(huán)境更加復雜多變，作業(yè)安全性降低的同時作業(yè)難度大幅增加，針對性構建智能化開采技術，減少井下作業(yè)人數(shù)成為發(fā)展需要。因此，礦井管理者必須高度重視相關問題，積極結合生產實際，引進先進技術手段，構建滿足礦井生產需求的深部智能化開采體系，實現(xiàn)對深部煤炭的有效回采[3]。