摘要：在煤矿综采作业中，采煤机是最关键的设备。只有实现采煤机的智能化，才能实现综采作业智能化。智能化要求采煤机可以根据煤层条件和自身状态实现自动调整。在采煤机智能技术中，智能控制和状态感知是核心技术。当前，国内综采智能化主要是对采煤机的定位技术和记忆截割技术进行研究。目前国内虽然已经有部分带记忆截割功能的采煤机，但是由于技术不成熟，问题颇多，需要进一步研究。
关键词：煤矿；采煤机；智能化；关键技术
1煤炭行业的发展进程
随着我国经济不断发展与经济模式的转变，煤炭行业也面临着巨大转型，由粗放型向集约化、精细化方向转变，由于我国现阶段多数煤矿仍以井下工人开采为主的采煤模式，井下环境恶劣，危险性高，每年都有数百的矿工失去生命，所以互联网+智能化开采成为煤炭安全高效开采的发展方向与必然趋势。
2采煤机智能化技术概述
目前我国对于煤的开采方式主要是深井开采，煤矿中还含有很多的化学元素，在地下深处经常会有含量不等的瓦斯存在。瓦斯在深井这种相对密闭的空间中如果遇到明火或者高温热源，很容易发生爆炸，造成人员伤亡，同时还需要进行事后处理，严重影响开采进度。工人在井下作业也会因为长期待在不好的环境中，对其身心造成不良影响。尽管现在我国采煤的设备是采煤机，但是在实际开采过程中，还是需要人工操作，为了避免开采时可能造成人员伤亡，研发人员已经在积极开发高端技术。目前采煤机智能化技术的发展方向在于利用预设程序和指令让系统能够对井下环境进行感知，并且通过互联网技术将信息传递给地面控制端，这样工作人员就能在不深入的情况下也能快速得知井下的具体情况，并根据实际情况设计出最佳的开采方案。
3煤矿采煤机智能化关键技术
3.1采煤机状态感知技术
3.1.1采煤机定位技术
采煤机按照刮板输送机的导轨走向确定行走轨迹，对液压支架的自动调直有直接影响，也对作业面煤壁的截割笔直程度有决定作用，同时也为截割滚筒自动调高提供参考。所以，在采煤机综采作业智能化中，地质空间三维定位是核心技术。当前，主要运用无限传感网定位、红外线定位、地理信息系统定位以及超声波定位等作为采煤机定位原理。本文主要是基于地理信息系统定位进行研究。基于地理信息系统（GIS）对采煤机进行定位。通过在采煤机上安装惯性导航装置，实现对采煤机姿态和行走方位的确定；通过在机身铰接轴和摇臂上安装轴编码器，对摇臂的旋转角度进行测量；通过在采煤机行走部位安装轴编码器，对其行走速度和距离进行测量。
3.1.2采煤机的故障感知技术
煤炭的开采，井下工作环境恶劣，超负荷运转会导致采煤机在工作的过程中，经常出现各种故障。在以往的采煤机故障诊断中，是依赖于工作人员的现场检测和根据过往经验的推测，存在落后性。而故障感知技术是指采煤机传感器发现故障，经过统一收集将数据进行规整，对所有机器的标准数据进行对比，最终诊断出问题所在的技术。
3.1.3煤岩界面感知技术
自然成藏的煤层边界一般都是不规则的，底板岩石上升、顶板岩石下陷以及煤层夹岩石情况非常普遍，如果不能做到煤岩界面自动识别，就无法真正实现无人化综采。当今世界上主要的煤岩界面识别技术有雷达探测、r射线探测、激光探测等。最近几年，多参数协同感知法在综采作业中运用比较广泛，效果也比较理想。这种方法主要检测的状态参数有采煤机的摇臂震动、滚筒转矩、驱动电流、支撑油缸压力以及截割噪声等，通过径向基函数神经网络（RBF）将多个传感器的检测结果融合到一起，最终对煤岩进行准确的识别。
3.2液压支架智能化技术
煤矿的开采不是单点开采的，一个煤矿区域会有很多深井，每个深井中会布置设备开采，开采出的煤矿要运送到指定区域，因此工具的支撑性能的优劣就显得很重要。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在经过研制开发之后，我国使用的支架都是液压智能的，这类支架的优点在于工作时不需要人员现场操作，工作人员可以通过互联网技术进行远距离操纵，而且这类支架的承压能力也很强，能够满足煤矿开采的需要。
3.3刮板输送机智能化技术
刮板输送机的在煤矿开采中的主要用途在于将煤一层层的刮下来，刮下来的部分才能够交由另外的设备从开采区域运出来，功能类似于挖土机，否则人力开采劳时费力。在互联网+条件下，其智能化的发展方向有以下几点：首先是启动方面，传统的刮板机强行启动或者启动不当时，有可能会出现各种问题，如果能为其添加一个启动管理程序，就能在很大程度上避免这样的问题；其次是链条收缩，对工作人员来说不能完美把控链条收缩进给量，但是对机器来说却不然，通过预设程序机器能够在需要的时候自动控制链条的进给，实现安全操作；最后是信号传输，自动工作的设备添加信号传输功能能够让工作人员随时可以对当前的工作情况进行检测，出现问题也能随时通知叫停，大大增加了开采的安全系数。
3.4采煤机智能截割技术
截割是采煤工作进行的重要步骤之一，实现截割的智能化也是提高采煤工作效率的要求。实现记忆截割能够提高截割的智能化程度，采煤机根据预设程序进行自我判断，同时数据通过网络向地面传输实况参数，地面工作者能够通过互联网+对采煤工作进行超距离指引。
3.4.1选择记忆截割路径
感知系统虽然可以让人知道工作区域里具体的岩石分布情况，但是却不能清楚地知道岩层到底有多厚，不能明白这一点就很难完美地避开岩石进行煤矿的开采。因此，需要开发出一项识别岩层厚度的功能，近年来，国际上使用口碑最好的岩层厚度识别的方法是智能截割技术。该技术分为几个小步骤，最优先的步骤就是选择记忆截割路径，采煤机在实际工作中根据预设的程序进行截割。如果预设的程序不能满足实际的开采进程，就需要将滚筒进行自主调节，另外,当工作环境与预期相比差别过大的时候,自主调节不能完成时还需要工作人员对其实际情况进行人工调整以适应环境的变化。工作环境的变化需要被记录下来，下次再进行到这个位置的时候，就可以根据最新记忆的数据进行截割工作。
3.4.2自适应牵引控制技术
深井之下的工作环境不是一成不变的，截割起来可能这一秒与上一秒的参数要求就不一样，因此采煤机如果按照恒定功率等进行工作时，就不能保证工作状态的稳定，从而影响到正常的工作。自适应牵引控制技术能够避开这样的问题，通过实况和调节程序进行调节。滚筒能够在牵引下进行符合深井环境的工作，将粒子群算法运用到该技术中能够起到很好的效果。
3.4.3自适应调节控制技术
在工作区域进行煤矿开采的时候，虽然要根据记忆进行工作，但是不排除工作环境发生变化的情况。如果只按照记忆进行截割，很有可能会碰撞到岩石，导致刀头损坏等后果，设备损坏无法使用会影响开采进度，情节严重的甚至还会导致安全事故。对于这类问题，研究人员开发了自主调节功能，即截割滚筒可以在一定的范围内实现高度的调整以应对改变了的工作环境。
4结束语
综上所述，在煤矿无人化综采作业中，智能化采煤机是最为关键的设备。它是基于自动纠偏、自动定位、自动煤岩感知、自动截割调高以及自动故障诊断等多项高新科技而实现的无人化采煤技术。关注这一科技发展趋势，有利于煤矿井下开采智能化和自动化水平的不断提升。
参考文献
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论文作者:满洋
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/29
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