马海林
煤矿井下智能化开采工作面 陕西省 榆林市 719319
摘要：文章针对目前我国智能化综采技术的发展趋势，介绍其中的创新技术以及实践情况，针对智能化综采技术应用中的问题提出了相应的对策，并对未来智能化综采技术的应用和发展方向进行展望。
关键词：煤炭智能化综采技术；创新实践；发展
1引言
在目前我国煤炭综采技术快速发展以及煤炭工业技术革命和升级发展的过程中，煤炭智能化综采技术的创新与发展成为必然发展趋势和要求。国外发达国家从上世纪90年代开始就开始了对煤炭自动化以及智能化技术的研发，而我国自本世纪初开始研制出具有我国自主知识产权的液压支架电液控制系统开始，我国的智能化综采技术也取得了较大的进步和发展，而且在其战略地位不断提高的同时，也成为智慧煤矿核心系统之一，为实现煤矿开采中的精准开采以及远程可控的少人无人智能化开采模式提供了技术支持。但是针对我国的煤层赋存条件以及开采方式，需要在进行智能化综采技术的创新和发展中，不仅要抓住重要的发展机遇并解决其中的问题和不足，而且要坚持中国式路径，在目前智能化综采技术的基础上，对未来的可行发展方向进行探索。
2智能化综采技术创新实践
2.1针对较薄煤层的智能化开采技术
以某煤矿中1.4~2.2m的较薄煤层工作面开采为例，其综采成套装备都是我国自主设计和生产，主要有掩护式液压支架、大功率电牵引采煤机以及SAM型综采自动化控制系统。通过此系统中的智能化开采技术可以实现以下功能：一是液压支架跟机自动化。在此系统中应用的采煤机和支架上安装有红外接收和发射装置，通过装置可以定位采煤机的位置，而且对液压支架中部跟机、斜切进刀、端头清浮煤、转载机推进等实现自动控制和连续生产。二是采煤机记忆割煤和远程干预控制。此系统可以智能化运算示范刀的工作参数、姿态参数以及滚筒高度轨迹等，然后在形成记忆截割模板之后进行自动截割作业，且在此过程中可以实现对误差进行自动修正以及进行自动调高、卧底、加速和减速等功能。而远程干预控制则可以通过人员在顺槽位置来对采煤机实现。三是煤流系统设备的自动化控制。主要是集成了刮板输送机、破碎机以及转载机等控制系统来实现集中控制运输系统以及顺序启停等功能。此外，此系统还可以通过对采煤机、液压支架以及刮板输送机进行动态分析以及只能决策联动的控制软件来对煤流平衡进行自动调节。四是超前支护及巷道设备远程遥控操作。在此系统各种可以通过端头架来进行邻架控制命令的发送以及控制转载机启动并进行准备阶段动作的执行，转载机上的控制器还可以发出声光报警。而转载机自动移驾功能的实现则是通过端头架对推溜动作的执行以及转载机控制器对前移阶段动作的执行来实现的。五是泵站系统的远程控制。此系统融合了智能供液控制系统来完成一体化联动控制以及按需供液的功能。而为了对工作面变流量恒压供液的问题进行解决，还通过智能变频与电磁卸荷联动控制来实现。为了确保用液安全，还进行了基于多级过滤体系的高清洁度供液保障机制。六是高可靠的无盲区视频系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆将摄像仪安装在采煤机、刮板输送机机头机尾、转载机机头、皮带机尾、设备列车、远程配液点等区域，还在支架的顶梁上进行摄像仪的安装，实现对采煤机的实时跟踪，以及跟机推送和拼接功能的自动完成，实现了对生产的远程指导。
2.2特厚煤层综放智能控制技术
在此技术的应用中主要是通过在GIS系统结合下形成的智能放煤决策系统的应用。一是，此系统是在对多传感器融合之后的智能控制放煤系统，而且对具有较高可靠性、功耗较低的无线角度传感器和压力传感器进行应用来实现对放顶煤支架姿态的控制。此外，还通过行程传感器以及角度传感器的应用来对液压支架尾梁以及插板千斤顶的工作状态进行控制，实现对放煤口开启大小和数量的精准控制以及对放煤量的智能调节和控制。而且还对放顶煤过程中煤矸混合程度的自动识别技术进行了试验。二是采-放-运一体化技术的应用。通过综放工作面分级协同控制技术在矿业工业以太环网为信息传输平台的基础上结合了6大控制系统并进行了3级控制系统的构建，用于协调管理和集中控制综放工作面设备。此外还在运输系统的负荷感知信息基础上对煤流负荷均衡控制系统进行开发，通过煤流均衡协同控制技术来实现对采煤机牵引速度的自动调整，完成采煤、放煤以及运能的自适应协同。最后就是在千兆工业以太环网的多信息融合管理系统的基础上，通过对环网冗余技术的应用实现了综放工作面远程控制、井上、井下实时监控以及井上一键启停。
3智能化综采技术难题与对策
在目前对智能化综采技术进行创新和实践应用的过程中，由于我国的煤矿开采条件呈现出多样化以及复杂性的特点，导致这些新技术的应用效果不够理想，主要表现为以下几个方面。首先是透明开采技术的问题。由于没有完全清晰开采扰动下的围岩动态变化规律以及装备系统-围岩耦合作用关系等，因此也就对尚未揭露煤岩的赋存状态和演化趋势没有办法进行准确推理，也就是无法真正实现透明化的开采系统和技术。因此需要对基于三维GIS系统及在线实时的探测及数据更新。
其次是采煤机智能调高控制方面的问题。在进行煤岩识别之后可以实现上述功能，为了实现上述智能控制的精准性，还需要对煤层地质信息进行精准预测、对工作面进行三维精准测量，还要进行数字模型推演、采动应力场和截割参数的动态分析、最佳截割曲线的拟合等。
再次就是基于系统多信息融合的协同控制技术。目前所应用的集控系统只是将不同设备的信息进行汇集，没有通过对数据的挖掘和应用来实现信息融合以及智能决策。因此就需要进行多层级的多信息融合处理系统和数据应用平台的建立，确保可以对设备数据信息进行收集的同时通过自感知数据分析来进行控制决策的制定。
最后就是超前支护及辅助作业的智能化控制。在实现无人开采的过程中，技术难点就是超前支护以及辅助作业的智能化，这主要是此类作业中还存在端头超前支护和设备维护等人工作业类型。因此就需要进行新的液压支架行走方式和位置精确控制技术的研发，以及对无反复支撑的柔性超前支护装备及智能控制系统、自动退锚装置及巷道修复辅助作业平台进行研制来对此技术瓶颈进行突破。
4智能化综采技术展望
基于上述智能化综采技术以及针对实践中的问题所提出的对策，未来的智能化综采技术发展过程中会推动智能化综采技术的全面发展来应对煤层赋存条件复杂以及安全制约因素多样性的问题。其主要表现在对煤炭资源管理与产能布局完善速度的加快，而且以安全高效绿色开采作为煤炭资源开发中的基本产业政策。此外，还要加大对具有我国自主知识产权的智能化综采技术和装备的创新来实现我国竞争能力的提高。还要通过专业化的生产作业、设备维修以及技术指导来实现煤矿智能化开采管理水平的提升。另外，智能化综采技术还在向有限无人化开采方向发展。在此种高级阶段中的工作面中没有人进行操作，而且通过智能控制和基本无人操作来进行端头和顺槽作业，只需要人员进行设备的正常维护、检修以及特殊工况的处理。为了实现上述高级阶段就需要加强对工作面煤层地质条件进行高精度探测技术的研发，在此基础上进行数值模型的构建和程序化的智能化开采。此外，还要通过对煤层地质条件变化的实时监测来对此数字模型进行修正，提前预判和修正开采行为。而且还要通过高效的机器学习算法来确保综采系统装备在较高的自主学习能力下对问题进行解决以实现智能化水平和开采效率的提升。
5结语
由于我国的煤层赋存条件以及开采方式具有复杂的特点，在目前，煤炭智能化综采技术的创新与发展成为必然发展趋势和要求的形势下，就需要对针对较薄煤层的智能化开采技术以及特厚煤层综放智能控制技术等智能化综采技术进行创新和实践研究，针对智能化综采技术实践应用中国存在的问题，需要通过对透明开采技术、采煤机智能调高控制、基于系统多信息融合的协同控制技术、超前支护及辅助作业的智能化控制等深入研究来解决，并推动智能化综采技术向全面发展以及有限无人化开采方向发展。
参考文献：
[1] 范京道. 煤矿智能化开采技术创新与发展[J]. 煤炭科学技术, 2017(9).
[2] 王国法, 范京道, 徐亚军, et al. 煤炭智能化开采关键技术创新进展与展望[J]. 工矿自动化, 2018.
论文作者:马海林
论文发表刊物:《科技新时代》2019年2期
论文发表时间:2019/4/10
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