摘要：随着科学技术水平的提高，我国煤炭能源开采技术水平也有所提升。从当前来看，大采高综采工作中存在很多的问题，需要采用智能煤炭综采装备能够进一步提高煤炭开采水平，推动煤炭事业的可持续发展。现代自动化、信息化、智能化技术及先进制造技术与煤炭开采技术的深度融合，提高了煤矿综采自动化水平，推动了智能煤炭综采的进一步发展。文章主要从煤炭综采装备选型进行分析，对当前智能综采技术展开探讨。
关键词：煤炭综采；综采装备；关键技术；智能综采
引言
近年来，我国煤炭开采技术及装备取得了重大进步，推动了煤矿安全、高效、绿色开采技术的发展，建成了一大批综合机械化和高度自动化的现代化矿井，生产效率、安全指标和煤炭产量大幅度提高。综采成套装备的技术进步是促进煤炭安全、高效、绿色开采技术发展的引擎。现代自动化、信息化、智能化技术及先进制造技术与煤炭开采技术的深度融合，使煤矿综采实现自动化、智能化、无人化成为可能。
1煤炭综采装备选型原则
第一，采煤机选型原则，应确保采煤机的关键技术参数能够符合工作面地质条件、煤炭硬度和煤层厚度等方面的开采需求。其关键技术参数包括采煤机牵引方式、速度、功率、采高、截割功率、截深和泵站功率等。选择的采煤机生产能力应大于工作面设计生产能力。此外，采煤机的尺寸要满足刮板输送机的连接需要。第二，刮板输送机选型原则，一般要求刮板输送机输送能力要大于采煤机最大生产能力的1.2倍以上，且型号要与采煤机相互匹配。使采煤机能够在可弯曲刮板输送机的中部槽、机头、机尾、过渡槽等部分自如活动。此外，刮板输送机的尺寸还要与液压支架相配套。第三，液压支架选型原则，应根据采煤工作面的实际需要，确定液压支架支护类型和支护阻力，确保其支护强度满足要求，此外，液压阀组性能、操作方法等也要与采煤工作面的底板比压和割煤厚度等相适应。
2智能煤炭综采装备关键技术分析
2.1采煤工作面智能装备
第一，智能液压支架。综采液压支架的电液控制系统与其液压支架结构并未真正融合，是支架生产后添加的附属品，以后的支架产品设想将电液控制系统与液压支架设计为一个整体，将传感器和控制器与支架机械结构相融合，使支架的成本降低，真正实现液压支架结构的一体化，使液压支架朝着智能自动化的方向发展。通过支架远程控制系统实现对液压支架远程控制，在监控中心设置液压支架远程操作台，通过工作面视频界面以及电液控计算机主界面辅助实现远程操控。第二，智能采煤机。根据不同采煤工艺的要求智能化采煤机能够智能切换工作模式。通过MEMS传感器技术收集到采煤机及其支架的工作状况和位置关系，从而预测采煤机的运行轨迹，实现采煤机与其他设备间协同作业。在监控中心安装采煤机远程操作台，监测系统将监测到的采煤机位置和作业信息情况传递到操作台，采煤机视频系统进行滚筒升降等命令指示，采煤机网络通信和数据通信将相应的指令信息反馈给操作台，从而实现采煤机的远程控制。
2.2综合可视化与智能控制
目前，在煤矿自动化设备和系统的研制方面，国内外煤矿企业取得了较大的成绩。比如目前常用的防岩爆型在线监测系统。随着在线监测技术的快速发展，煤炭开采逐渐摆脱了传统的开采模式，向着更加人性化的方向发展，极大地减少了人员的伤亡事故，更是大大减少了财产的损失。将煤炭开采的各个系统进行集成，通过网络进行联通，形成一个自动化的平台，可以进行全局的控制。
2.3工作面直线度检测与控制技术
工作面直线度对工作面设备的正常运行有重要影响，工作面自动调直一直是智能工作面所面临的难题。目前使用的技术，难以保证支架在自动跟机过程中精准移到位，澳大利亚研发的LASC系统虽能够有效地对工作面进行自动调直，但对复杂条件如大倾角工作面还需进一步完善和提升其智能控制技术(对端头部配套设备的自动调整)。另外，位移传感器的精度、机械装备间的连接间隙、工作面顶底板情况、工作面供液压力、执行机构的响应特性等都是影响工作面自动调直的因素。因此，为实现更好的自动调直效果，不仅要研发出低成本的工作面直线度检测装置，同时也要开发更先进的工作面自动调直算法和程序。
2.4立柱压力监测预警技术
在大采高综采智能化工作面开采关键技术中，第三项关键技术就是立柱压力检测预警技术，这项技术主要是监控立柱的具体压力，其中主要的监测内容有两个:第一个内容就是监测立柱在正常状态下的压力。支柱是一个需要长时间存在的设施，因此其日常承载的压力是有着一定的限度的，立柱压力检测预警技术在安装立柱的时候就能够有效的提示，立柱是否能够支撑起上层结构，如果无法支撑，就会马上发出报警。第二个内容就是对立柱进行动态检测。矿井作业是一项具有非常大不确定性的工作，因此在立柱正常使用的时候，通常会出现上层结构压力变化的情况，这种情况会在一定的情况下导致立柱的压力出现巨大的问题，从而造成立柱断裂等情况，立柱压力检测预警技术就是对立柱的一个全面监测。
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2.5防片帮控制技术
液压支架应具有的临界护帮力:在一定开采高度、工作面长度、推进速度及液压支架支护强度条件下，液压支架护帮板防止煤壁拉裂破坏体发生滑移失稳所需要的最小支护作用力。根据煤壁片帮的机理，在煤壁发生片帮的3个不同阶段采用不同的控制手段。当前方煤壁拉裂破坏时，采用液压支架初撑力监测，自动补压，减少顶板下沉量;当煤壁滑移失稳时，进行护帮板压力监测，保证护帮力和护帮面积，减少空帮时间;当煤壁片帮时，进行护帮板精准控制。
2.6大数据集成与共享协同控制
装备的智能化使设备自身及邻间配合产生感知，众多的传感、探测设备生成了大量有效数据。数据的快速传输、利用、挖掘与融合将是智能化的关键，数据的快速传输利用、挖掘不仅可以提升装备的感知识别精度，同时可提高控制系统的可靠性，增强控制系统对工况的适应性。装备间的大数据共享与协同，将形成智能化决策系统，通过模拟及预警综采工作面开采状态，实现多设备间的协同联动，完成智能协同控制目标。
2.7工作面人员安全感知技术
在大采高综采智能化工作面开采关键技术中，最后一项关键技术就是工作面人员安全感知技术。这项技术在很大的程度上来看是为了工作人员而开发的。因为在进行具体的工作中，工作人员也需要进入到矿井中进行辅助操作，因此就会导致工作人员与其他的机械发生交集。在这种情况下，就需要这些设备能够感知到工作面人员的具体情况，从而将危险的部分远离工作面的工作人员，这样才能够有效的保证工作面的人员安全。这种感知技术在当前来看，应该以红外线和声波为主，红外线是通过温度来发现工作人员的存在，而声波则是通过声波反射图形来发现人员的存在，以此来保证工作面人员的安全。这对于煤矿企业至关重要。除此之外，大采高
综采智能化工作面开采中，工作面的人员一般也会处于一个较为危险的状态，因为上层的结构随时可能出现崩溃等情况，这就需要有生命探测系统的存在，如果工作人员出现了任何的生命危险，那么生命探测装置就会快速的发出信号，这样能够让在矿井外的其他工作人员快速的进入到矿井中实施营救，这对于施工人员的安全是一个极大的保证。据统计来看，有此项技术的大采高综采智能化工作面开采工作，工人的安全一般能够较好的保障。
3煤炭智能化开采技术展望
第一，建立全方位的井下透明工作面，实现工作面规划开采。通过深地钻探CT等测试成像技术准确揭示深地煤层赋存基本规律及其围岩动态变化特征，可形成基于矿山三维地理信息的透明工作面，实现采区的科学合理布局。在煤岩识别技术暂时无法取得突破性进展的情况下，通过工作面三维地理信息与支架推移进度相结合的方法，实时获取工作面当前推进位置处的顶底板变化情况，并以此指导工作面设备的运行，达到井下装备与地质条件的自适应，实现在地面即可全面观察到工作面的各种情况，达到“身临其境”的效果。同时基于透明工作面，可模拟井下装备运行状态，提前预知智能化开采过程中工作面顶、底板及煤层变化，对装备实际运行中遇到的潜在状况提前决策。第二，“全面自动化+人工辅助”将是未来长壁工作面智能化的目标。随着国内综采向深井方向发展，井下实际生产中，工况将更加复杂，若完全采用无人化的模式，工作面及设备一旦出现影响智能化系统及装备正常运行的事故，井下完全无人的状态将会影响工作面的高效生产及设备安全。故未来一段时间长壁工作面智能化将以全面自动化为主，同时配备1~2名必要的技术工人对工作面进行巡检并及时干预出现的问题，确保工作面设备的安全正常运行。第三，智能机器人成套化装备，实现无人目标。在中国工程院最新能源革命战略研究中，提出“高端、国际化、近零生态损害、科学产能、高效低碳、扩展转型”的煤炭发展理念，规划了国家煤炭革命3.0，4.0和5.0三个发展阶段及战略目标，设想建立煤基多元协同与原位流态化开发一体化的新型能源系统，煤炭井下开采、生化、利用等环节由智能机器人成套装备完成，彻底实现井下无人、地面无煤，将煤炭打造为零排放的绿色清洁能源。
结语
目前，我国的煤炭开采成套设备有了较快的发展，但是与发达国家相比还存在一定的差距。在未来的发展中，只有不断深入研究理论，采用先进的技术对煤炭综采成套设备创新，才能逐渐实现国产高端煤机产品完全替代进口，实现重大煤矿设备和智能化技术的完全国产化，从而使得综采掘进更好地向着智能化、自动化、综合可视化与智能控制的方向发展。
参考文献
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论文作者:刘银报
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/24
标签：工作面论文; 煤炭论文; 支架论文; 技术论文; 立柱论文; 液压论文; 装备论文; 《基层建设》2019年第2期论文;