宋鵬

鐵煤集團(tuán)小青煤礦 遼寧調(diào)兵山 112700

1 智能化技術(shù)在煤礦綜采工作中的應(yīng)用現(xiàn)狀

煤礦綜采工作面的智能化關(guān)鍵技術(shù)是工作面自動(dòng)取值技術(shù)，該技術(shù)可以保證在采煤推進(jìn)的過(guò)程中，工作面能夠始終與巷道方向保持正交，避免出現(xiàn)刮板輸送機(jī)受力不均勻，內(nèi)部應(yīng)力過(guò)大的問(wèn)題。智能化技術(shù)在工作面推進(jìn)過(guò)程中可以利用地理信息系統(tǒng)對(duì)采煤機(jī)的實(shí)時(shí)位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行分析，有效調(diào)控采煤設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡，避免采煤機(jī)出現(xiàn)偏離的情況。同時(shí)，地理信息系統(tǒng)還可以為采煤機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航，采煤機(jī)自動(dòng)沿著導(dǎo)航的軌跡進(jìn)行運(yùn)作，不需要人力支持，極大地解放了人力。此外，利用智能化技術(shù)中的截隔模型進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，能夠有效實(shí)現(xiàn)“三機(jī)”聯(lián)動(dòng)控制，保證采煤作業(yè)控制效果[1]。

2 煤礦采煤機(jī)智能化關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)煤礦采煤綜采工作面的開(kāi)采特征及其開(kāi)采過(guò)程中存在的問(wèn)題分析，為促進(jìn)采煤綜采工作面開(kāi)采作業(yè)的順利開(kāi)展，提高煤礦開(kāi)采生產(chǎn)效率，就需要通過(guò)構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)控制網(wǎng)，并通過(guò)相應(yīng)的智能化技術(shù)與設(shè)備引進(jìn)應(yīng)用，從而在采煤智能化綜采工作面建設(shè)基礎(chǔ)上，為其開(kāi)采作業(yè)開(kāi)展提供良好的支持。其中，在進(jìn)行采煤智能化綜采工作面建設(shè)中，所應(yīng)用的采煤機(jī)智能化關(guān)鍵技術(shù)主要包含以下幾種。

2.1 采煤機(jī)遠(yuǎn)程啟動(dòng)與控制系統(tǒng)

當(dāng)前的大型煤礦井下采煤機(jī)控制系統(tǒng)，一般通過(guò)遠(yuǎn)程順槽控制臺(tái)對(duì)采煤機(jī)啟動(dòng)、記憶截割功能、液壓自動(dòng)移架功能、煤炭運(yùn)輸功能等，作出統(tǒng)一調(diào)動(dòng)與控制。其中，順槽控制臺(tái)經(jīng)由穩(wěn)定的通信數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)時(shí)進(jìn)行煤機(jī)工作數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控管理，并將接收到的采煤數(shù)據(jù)、故障診斷信息上傳至主控計(jì)算機(jī)單元。

2.2 采煤機(jī)定位技術(shù)

采煤機(jī)行走軌跡是根據(jù)刮板輸送機(jī)的導(dǎo)軌走向來(lái)確定的，而且此方向還會(huì)直接影響液壓支架的自動(dòng)調(diào)直、作業(yè)面煤壁的截割筆直程度、截割滾筒自動(dòng)調(diào)高等不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。為實(shí)現(xiàn)綜采智能化，就需要合理應(yīng)用地質(zhì)空間三維定位技術(shù)。目前的智能化采煤機(jī)中，比較常用的定位原理主要是無(wú)限傳感網(wǎng)定位、紅外線定位、地理信息系統(tǒng)定位以及超聲波定位等。以地理信息系統(tǒng)（GIS）為例，是將慣性導(dǎo)航裝置安裝在采煤機(jī)上來(lái)確定采煤機(jī)的姿態(tài)和行走方向；將軸編碼器安裝在機(jī)鉸接軸和搖臂上測(cè)量搖臂的旋轉(zhuǎn)角度；將軸編碼器安裝在行走部位來(lái)測(cè)量行走速度和距離[2]。

2.3 記憶截割關(guān)鍵技術(shù)

綜放煤礦開(kāi)采過(guò)程的工藝復(fù)雜，記憶截割技術(shù)、液壓自動(dòng)移架技術(shù)、智能放頂煤技術(shù)等共同構(gòu)成了礦井工作面內(nèi)智能化開(kāi)采技術(shù)。其中記憶截割技術(shù)是首要的采煤工序，通過(guò)對(duì)采煤機(jī)定位、移動(dòng)位置安全感知等流程，確定采煤機(jī)所處的地理坐標(biāo)系（x，y，z）。之后借助于慣性導(dǎo)航計(jì)算方法，對(duì)采煤機(jī)的傾角（俯仰）、偏轉(zhuǎn)角進(jìn)行確定，然后展開(kāi)不同厚度煤層的記憶截割操作。當(dāng)前采煤機(jī)對(duì)礦井工作面煤層的截割操作，不會(huì)因煤層厚度變化而產(chǎn)生截割高度變化，這就需要結(jié)合煤層底板、液壓支架控制系統(tǒng)，對(duì)不同采煤點(diǎn)位置的截割高度、下切深度、牽引速度等作出實(shí)時(shí)調(diào)整與控制，避免采煤機(jī)切割煤礦頂梁?jiǎn)栴}的出現(xiàn)。

2.4 掘進(jìn)機(jī)智能化技術(shù)

作為綜掘智能化工作面的主要設(shè)施，掘進(jìn)機(jī)直接決定著智能化開(kāi)采的效果。目前研究的方向是其姿態(tài)定位控制、斷面智能成型控制與煤巖智能識(shí)別等，其中基于光纖陀螺實(shí)時(shí)檢測(cè)掘進(jìn)機(jī)在推進(jìn)中的定位技術(shù)，能夠更好地揭示它和巷道開(kāi)掘前后的耦合性，且還可以構(gòu)建相應(yīng)的自主導(dǎo)航體系，也是當(dāng)前的研究方向[3]。

2.5 液壓支架跟機(jī)自動(dòng)化及遠(yuǎn)程干預(yù)控制

對(duì)采煤機(jī)及液壓支架上的紅外線發(fā)送器、紅外線接收器的信息進(jìn)行采集處理，來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓支架全工作面跟機(jī)作業(yè)智能自動(dòng)化。根據(jù)采煤機(jī)工藝、采煤機(jī)位置，實(shí)現(xiàn)了全工作面液壓支架的智能自動(dòng)化控制，包括液壓支架的跟機(jī)噴霧、跟機(jī)移架和跟機(jī)推溜等功能，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)載機(jī)尾自移聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了端頭設(shè)備的智能自動(dòng)化作業(yè)。同時(shí)液壓支架與地面調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，在地面調(diào)度中心可以對(duì)井下液壓支架進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，當(dāng)支架出現(xiàn)液壓故障、部件失靈等原因致使液壓支架動(dòng)作不到位或其他影響生產(chǎn)的現(xiàn)象發(fā)生后，可以人工進(jìn)行遠(yuǎn)程干預(yù)控制。

2.6 采煤機(jī)聯(lián)合控制技術(shù)

在聯(lián)合控制系統(tǒng)中對(duì)采煤機(jī)的控制主要包括對(duì)截割負(fù)荷（控制落煤速度）和牽引速度的控制，牽引速度包括在巷道內(nèi)的左側(cè)牽引和右側(cè)牽引，在工作時(shí)系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備將刮板輸送機(jī)的負(fù)載信息、采煤機(jī)的牽引速度及方向傳遞給控制中心，系統(tǒng)控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的分析軟件的分析，發(fā)出對(duì)采煤機(jī)牽引速度調(diào)整的信號(hào)，同時(shí)通過(guò)采煤機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)確保采煤機(jī)截割負(fù)荷滿(mǎn)足調(diào)控要求。

3 結(jié)語(yǔ)

采煤機(jī)是煤礦生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，在目前我國(guó)對(duì)煤炭資源的需求量長(zhǎng)時(shí)間處于較高水平的常態(tài)下，增加了采煤機(jī)的開(kāi)采任務(wù)量?？萍伎焖龠M(jìn)步，推進(jìn)了煤礦開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展，表現(xiàn)出逐漸向無(wú)人化綜采方向發(fā)展的趨勢(shì)。在此發(fā)展過(guò)程中，也對(duì)智能化的采煤技術(shù)提出了較高要求。這就需要結(jié)合具體的煤層條件和自身狀態(tài)自動(dòng)調(diào)整的要求，應(yīng)用智能控制、智能截割以及智能感知等先進(jìn)技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)生產(chǎn)作業(yè)中的自動(dòng)調(diào)高、自動(dòng)定位和自適應(yīng)牽引等智能化操作的同時(shí)，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)人化綜采作業(yè)。