摘要：科技的进步，促进人们对煤矿需求的增多。目前，我国煤矿安全形势依旧严峻，综采工作面事故频发。如今在施工的时候，存在一些工作环境恶劣的施工，所以需要选择设备来代替人工进行施工，有效的减少人员的伤亡，保障施工安全，这是确保施工安全的一种重要的手段，减少施工人员的数量。煤矿生产发展的过程中是必定要经历无人值守这个过程的煤矿生产的无人值守是煤矿生产发展的必由之路，是目前减少煤矿事故伤亡事件的解决办法之一。作为现代化高产高效矿井，在保障职工安全的前提下，连续高效的保障生产一直是今后发展的新方向。本文就煤矿智能无人值守采煤工作面开采关键技术展开探讨。
关键词：煤矿；无人值守；开采
引言
无人工作面是一项综合性很强的系统工程。随着煤炭行业的稳步发展，生产安全问题和可持续开发问题越来越受到人们的重视，推动了无人工作面开采技术的发展。智能无人采煤工作面技术是对各领域科学技术的综合创新利用。
1煤矿无人值守工作面开采技术的特点
（1）开采范围大。随着国内对能源的需求量越来越大，煤矿开采也需要逐渐向深部发展，这时候传统的开采技术已经逐渐不能满足经济发展的需要，在深部资源进行开采不仅没有良好的效果，还存在很大的安全隐患。所以就出现了无人值守工作面开采技术来应对深部开采的需要，该技术开采的范围广，对于各种厚度的煤层适应性较强，在短时间内得到了很大的发展，并且在逐渐的推广，相信煤矿无人值守工作面开采技术会有更加广阔的发展前景。（2）水平先进。和传统的开采技术相比，无人值守工作面开采技术是非常先进的，更加安全和智能，符合当今智慧矿山及智能化矿井的生产要求，所以前景广阔，发展空间巨大，同时，无人值守工作面开采技术是面向未来的一种技术，它会随着信息技术和自动化水平的提高而不断的完善。（3）安全性高。安全性是智能无人采煤工作面技术比较突出的优势。通过智能控制机械进行煤矿开采，降低了安全事故发生率，创造更多可能性，减少一定损失。（4）效率高。煤矿无人值守工作面开采技术对传统的开采技术优点进行继承，并且在这些优点的基础上实现了智能化和自动化，不需要所有操作都依靠人工来完成，可以选择现代化的设备来代替人工进行操作，这样有效的减少了人力资源的浪费，并且不需要大量的费用来培养人才和雇佣人才，也能够提高工作的准确性，有效的降低工作中可能会出现了人为失误现象。此外，在技术中还存在安全专业系统以及灾害预警预测系统等，那么在开采煤矿的时候，危险程度会进一步降低，煤矿行业的效率和效益会不断的提高，使煤矿企业更具有市场竞争力。
2智能无人采煤工作面开采技术的产生背景
目前煤炭开采工作采用了相应的软化技术来解决顶板大面积来压问题，但是松动爆破和高压注水并不能完全解决这个问题，安全隐患依旧巨大。给井下工作人员带来危害的还有瓦斯灾害，火灾灾害和粉尘地热灾害等，其中瓦斯爆炸和煤炭自燃在采煤工作面发生概率较大。智能无人采煤技术很大程度上使工作人员脱离危险环境，将主要人力作业场所转移到控制中心，实现人工智能操控，极大地减少了生产安全事故的发生。传统的煤矿开采技术受到开采工作人员的安全问题因素影响，其效率普遍较低。煤矿的开采有着严格的流程和标准，在开采过程中的任何动作都应遵照开采流程，并严格执行标准动作。对各种机器和工作人员的精准操作和高速响应有一定要求。体系庞大的机器运作通常不能实现准确、快速、高效的配合，开采效率低下。对各种技术参数的缺失，使得开采的操作以人力判断为主要依据，极易造成设备的损耗，也加大安全隐患和经济损失。智能开采工作面技术将信息采集、安全分析和无人采煤模拟决策系统相结合，使得煤炭开采趋于智能化、信息化，极大地提高了开采效率。
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3无人工作面开采技术的限制条件
制约无人工作面开采技术发展的最重要因素为煤层的赋存条件。我国的大部分煤矿地质条件极其复杂，断层、褶皱、陷落柱、火成岩入侵等地质构造层出不穷，给采煤自动化、智能化带来严峻的挑战。目前，我国仅在神东、陕煤、平煤、永煤等煤层赋存均匀、无地质构造的几个采煤工作面实现了远距离的控制。因此，无人工作面开采技术仍然需要进行进一步大量的研究与探索。
4智能无人采煤工作面的关键技术
4.1智能检测
智能检测技术就是用于未知地方检测用的，因为煤矿行业是有一定的危险性的，所以在施工之前应该认真的检测，采煤工作面放煤时的煤矸自动识别等。煤矿的分界，可以采用太赫兹技术用天线进行脉冲的发送和接受，当信号碰到煤层通过的时候就会出现衰减的情况，并且会发生反射，反射波的速度相位之后或者从发射波到反射波被接受的时间间隙，除了和发射波的频率以及煤等都有关系，还和电磁波穿过的厚度有很大的关系，就是煤层的厚度，这样就可以通过接收到的反射波进行分析，来对煤层的厚度来进行确定。超前探测系统不需要事先对煤矿的特性进行求取，所以在使用的时候适用的范围是非常广泛的，精度也是很高，所以在多数情况下都是能够很好的使用，但是也是存在一定的问题，如果煤层是波散射性质的，那么探测的范围就非常的小，发射器的功率也很低，在进行探测的时候并不能很深的探测，所以需要功率更大的信号源来对这一问题进行结局。
4.2采煤机智能定位系统
红外探测、超声波探测和电磁感应技术是煤机定位的主要应用技术。作为主要设备的采煤机是整个采煤工作的主机之一。目前煤机智能定位在国内外还没有较为成熟的技术支持。因此，实现采煤机自主定位是采煤机智能定位系统的关键技术。要实现这一系统的有力开发，就要对以下方面进行重点研究。一方面构建采煤机动力模型，采煤工作需要面临复杂多样的地理环境因素，合理的采煤机动力模型的建设，保证采煤机在符合开采要求的前提下稳定运作。这需要参考大量的动态数据，并充分考虑现实地质环境，将所有对传感器有影响的干扰因素考虑在内，以此构建采煤机的运动轨迹。在大数据采集分析的基础上构建科学采煤机动力模型。另一方面是精准确定动态目标的位置与速度。通过提高计算的精度，计算的量，计算的时间和坐标的转换研究出合理高效的求解方法。此外还应建立地下电子导航数据。通过收集的采煤机的运动轨迹数据和地图数据库的数据进行对比，进而正确匹配地图。通过对信息的监测收集，利用地下电子地图，随时监测采煤机运行状态。
4.3双向通信控制系统及抗干扰系统
可靠的通信技术是实现智能无人工作面的重要保障。通信控制系统应能通过发出和接收信号来实现对综采设备的准确控制，重点是三机配套控制系统，端头和超前支护段控制系统。
4.4精准双向通讯
在井下作业时，信息的高效精准传递，是保障采矿作业顺利完成的关键因素。信息的实效性、完整性是监测井下作业环境和运行状态的主要指标。如何实现信息的井上到井下及井下到井上的双向传递，是重点需要突破的技术问题。
结语
当今煤矿无人值守工作面开采技术还在不断的发展，自动化程度也在不断加强，可以说无人值守工作面开采技术不仅可以有效的解决煤矿开采工作中存在的安全问题，也能够大大的提高煤矿开采的效率，是未来煤矿智能化的必经之路。
参考文献：
[1]张良，李首滨，等.煤矿综采工作面无人化开采的内涵与实现[J].煤炭科学技术，2017（9）：26-29.
[2]李华烨，师皓宇.薄煤层无人工作面机械化开采技术分析与实践[J].中国安全生产科学技术，2016（6）：61-65.
论文作者:尹承山
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/13
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