煤矿综采工作面智能化开采

技术研究

煤矿综采工作面智能化开采索文龙（同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司，山西朔州036000）

摘要：为了进一步提升煤矿开采的效率和保证煤矿开采的安全，中国正在积极推进煤矿开采的智能化。由于综采工

作面涉及的很多关键技术还处于研发中，中国的智能化开采还处于起步阶段，深刻认识综采工作面智能化开采有助于其发展。通过介绍智能化开采的基本概念及技术优势，分析了实现煤矿综采工作面智能化开采的一些关键技术。关键词：煤矿开采；综采工作面；智能化；技术优势；关键技术中图分类号：TD823文献标志码：A文章编号：2095-0802-(2020)10-0101-02

IntelligentMiningofFullyMechanizedMiningFaceofCoalMines(ZhenengMajialiangCoalIndustryCo.,Ltd.,DatongCoalMineGroup,Shuozhou036000,Shanxi,China)

Abstract:Inordertofurtherimprovetheefficiencyofcoalminingandensurethesafetyofcoalmining,Chinaisactivelypro-motingtheintelligentizationofcoalmining.Asmanykeytechnologiesinvolvedinfullymechanizedminingfacearestillbeingdeveloped,China'sintelligentminingisstillinitsinfancy.Adeepunderstandingoftheintelligentminingoffullymechanizedminingfacewillhelpitsdevelopment.Byintroducingthetechnicaladvantagesofintelligentmining,thispaperanalyzedsomekeytechnologiestorealizeintelligentmininginfullymechanizedminingfaceofcoalmines.

Keywords:coalmining;fullymechanizedminingface;intelligentization;technicaladvantage;keytechnology

SUOWenlong

目前，中国大多数矿井已实现了综合机械化开采，并在逐步向信息化开采转变。近几年来，人工智能技术发展，煤矿开采也正逐步朝着智能化开采的方向发展。智能化开采是自动化开采的高级阶段，依赖于煤矿信息化的发展[1-2]。虽然传统的综采技术在产量上连年上升，但已发展到瓶颈。这是由于传统的综采技术还是需要人工作业辅助，而人存在生理极限。因此，非常有必要发展综采工作面的智能化开采技术。目前，智能化开采技术还处于起步阶段，很多人还不了解智能化开采技术的优势，多带有一些抵触情绪。针对这些情况，本文介绍了智能化开采的基本概念及其技术优势，并分析了实现煤矿综采工作面智能化开采的关键技术。使得煤矿智能化开采成为可能。图1智能化开采控制室

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1.1智能化开采的基本概念及技术优势

智能化开采的基本概念所谓的智能化开采就是自动化开采的升级，主要是实现煤矿开采的自动化和无人化。智能化开采控制室如图1所示。值得注意的是，智能化开采与自动化开采存在显著区别。自动化开采时采煤机及配套设备只能按照预定的轨迹运行，不能根据现场实际情况进行调整。而智能化开采时采煤机及配套设备能根据现场的实际情况来调整设备的运行轨迹及位置，也就说具有一定的学习能力。由于自动化开采存在较大的风险，使得这项技术并没有很好地发展[3]。随着人工智能技术的日渐成熟，一些先进的学习算法可供使用，这收稿日期：2020-06-03

作者简介：索文龙，1992年生，男，山西大同人，2016年毕业于太原理工大学现代科技学院机械设计制造及自动化专业，助理工程师。

智能化开采的关键在于设备的智能化，主要包括采煤机智能化、液压支架智能化及刮板输送机智能化。实现智能化的关键在于采煤设备中使用一些先进的微处理芯片，也就是说给采煤设备装上一个“大脑”。为了使采煤设备能根据周围环境做出相应处理，要求采用一些智能算法来处理设备上传感器采集来的数据。总的来说，智能化开采就是使综采设备能根据周围环境自动调整运行状态，实现对煤矿的安全高效开采。1.2智能化开采的技术优势与传统的综采技术相比，智能化开采的优势体现在两方面。a)煤矿开采效率提高。智能化开采要实现煤矿开采的无人化，所有流程都要实现自动化。这有助于减少人对煤矿生产的干预，极大地提高了煤矿开采效率。传统综采技术的一些工艺流程都还是由人来操作，而人是有生理极限的，很难持续进行高强度开采作业，这使得煤矿开采效率难以得到进一步提升。b)煤矿开采更加安全。由于在开采过程实现了无人化和自动化，·101·

2020年第10期使得井下所需工人数量更少，这极大地保障了工人的生命安全。智能化开采时，设备多采用自动化控制或远程控制，对煤矿事故的识别更加灵敏。而且，智能化开采时很多设备都有状态自检系统，当发生故障时就会发出预警，可极大程度上减少机电设备安全事故的发生。采用传统的综采技术作业时，煤矿工人需要进行三班轮换作业，时差的不断颠倒不利于工人的生命健康。夜班时发生事故的概率要远远比白班高。目前，一些煤矿采用了智能化开采技术，取消了夜班，这极大地保障了工人的生命健康。2煤矿综采工作面智能化开采的关键技术分析

综采工作面智能化开采的关键在于实现综采设备的智能化，主要是采煤机智能化、液压支架智能化及刮板输送机智能化。下面将分别进行分析。2.1采煤机智能化采煤机是综采工作面的核心设备，其智能化是综采工作面的关键。采煤机的智能化在于能根据煤层赋存情况自动切换切割高度。这就要求采煤机对煤层厚度具有准确的识别能力。若不能准确识别煤层的高度范围，一方面可能会导致切割高度不够，大量煤炭资源被浪费；另一方面可能会导致切割高度过大，切割了煤层顶板，从而导致采煤机的磨损加剧。为了能对工作面的煤层厚度进行准确识别，采煤机上必须装有精确的地质雷达。地质雷达不仅要能识别岩层厚度，还应该识别岩层类型。为了能及时了解煤矿井下生产实际情况，采煤机上必须装有视频装置。考虑到煤矿井下的灯光比较暗，则需要采用对光线比较敏感的摄像头。通常采用光学CCD（电荷耦合器件）摄像头来进行井下工作面视频的采集[4]。此外，工作面附近粉尘比较大，还需要考虑到摄像头的防尘，以免影响视觉效果。此外，采煤机在工作过程中还能自动测斜并调整位置。综采工作面必须平行于液压支架，若出现倾斜，则会引起采煤工作面偏离预定位置，不利于开采的安全。2.2液压支架智能化液压支架是控制岩层的重要装置，其主要作用是保证具有一个安全的作业空间。液压支架的智能化在于能根据岩层阻力实时调节工作阻力，从而维持工作面作业顶板的稳定性。这就要求开发一套智能液压围岩控制系统，能根据围岩的实际情况确定合适的工作阻力。值得注意的是，液压支架的工作阻力过大或过小都不利于工作面的开采。若液压支架的工作阻力过大，则会对顶板施加一个压应力，导致顶板破碎，容易发生冒顶事故。若液压支架的工作阻力过小，则会导致顶底板的下沉量较大，不利于采煤机正常作业。液压支架电液控制系统属于液压支架的附属产品，并没有集成在液压支架内部。这为液压支架的后续控制提供了可能。智能液压支架的实现可以通过控制液·102·

2020年10月

压支架的电液控制系统来实现，这大大降低了研发成本。在运行时，可以建设1个液压支架远程操控平台，将工作面视频数据、顶板的完整性作为控制的基本条件。如此，不但能让工作面支架实现自动化纠正位置的效果，而且还能借助先进的机器视觉技术，准确计算出支架的具体位移情况。2.3刮板输送机智能化刮板输送机是综采工作面重要的装煤装置，其智能化有助于提高煤炭运输的速度。刮板输送机的智能化关键在于检测刮板输送机是否与液压支架保持平行，如果不平行，则进行自动校正。从采煤机装置的支撑角度来说，应保证一定的平整性，且需要针对支架之间相对范围、彼此影响的情况加以管控和测定。以规避下滑上窜作为目的，需要科学分析相关刮板运输机设备的定位情况，并加大智能刮板运输机设备的研发力度。3结语

随着人工智能时代的到来，煤矿开采也正朝着智能化开采的方向转变。智能化开采是自动化开采的升级，主要是实现煤矿开采的自动化和无人化。与传统的综采技术相比，智能化的优势体现在两方面，一方面使得煤矿开采效率更高，另一方面使得煤矿开采更加安全。智能化开采的关键在于设备的智能化，主要包括采煤机智能化、液压支架智能化及刮板输送机智能化。参考文献：1］杨竞巍.煤矿智能化开采关键技术分析［J］.能源与节能，2020(5)：

2］77-79.

周生斌.试论煤矿综采工作面智能化开采［J］.当代3］2020(9)张华.煤矿：55-56.

化工研究，

综采工作面智能化开采技术研究［J］.装备维修技

术，2019(4)：42.

4］李2019首，滨45(4).煤炭：5-12.

智能化无人开采的现状与展望［J］.中国煤炭，

（责任编辑：高志凤）

环境知识

世界森林日

“世界森林日”又被译为“世界林业节”，英文是WorldForestDay”。这个纪念日是于1971年在欧洲农业联盟的特内里弗岛大会上，由西班牙提出倡议并得到一致通过的。1971年11月，联合国粮农组织（FAO）正式予以确认。联合国大会决议中宣布每年3月21日为国际森林日（InternationalDayofForests），从2013年起举办纪念活动。设立3月21日为国际森林日的目的是提高各界为今世后代加强对所有类型森林的可持续管理、养护和可持续发展的意识。根据联合国大会会议决议，由经济和社会事务部创建的联合国森林论坛将与粮农组织、各国政府、森林问题合作伙伴关系的其他成员、各国际和区域组织以及相关利益相关方，包括民间社会一起，推动落实国际森林日。［［［［“