摘要：科技的进步，促进人们对能源需求的增多。我国不仅是煤炭生产大国，而且也是煤炭消费大国，煤炭在我国的经济发展中占据非常重要的地位，一直以来都是我国的主体能源，而且这种地位在今后的很长一段时间内也很难改变。所以，创新煤炭开采技术，确保煤炭的高效安全生产依然是今后的工作重点。与此同时，煤矿的智能化无人开采受到了人们的广泛关注，这一技术创新，不仅是历代煤炭人的梦想，更是煤炭企业实现安全高产高效现代化生产的必由之路。本文就智能化无人开采技术的研发探索与实践展开探讨。
关键词：智能化无人开采技术；煤矿生产；研发；实践
引言
能化无人综采技术是指采用配备了具有感知能力、记忆能力、学习能力和决策能力的液压支架、采煤机、刮板输送机等综采装备，以自动化控制系统为枢纽，以可视化远程监控为手段，实现综采工作面采煤全过程“无人跟机作业，有人安全巡视”的安全高效开采技术。这是信息化与工业化深度融合基础上煤炭开采技术的深刻变革，构建了煤矿创新发展、安全发展、可持续发展的全新技术体系。
1智能化无人开采的必要性
煤炭作为我国的重要基础能源，在我国的能源结构中具有非常重要的地位，不仅是工业发展的重要能源基础，而且对整个国民经济的增长也有非常重要的影响。2014年，我国的煤炭产量为38.7亿吨，约占以此能源生产总量的70%，我国煤炭消费占一次能源消费的比重为65%。这些数据更加显示出我国能源结构中，煤炭的重要地位。煤矿开采主要采用井下作业为主要方式，矿工在生产作业过程中，始终面临着：水、火、瓦斯、煤尘、顶板等五大自然灾害的严重威胁，如何将矿工从终年不见天日、黑暗潮湿的井下解放出来，达到矿井“少人则安、无人则安”的目的。同时，我国的煤层赋存条件比较复杂，特别是一些薄煤层，占我国煤炭总储量的20%左右，这些煤层具有开采难度大，工作面狭小，操作设备困难，效率低下等特点，而且存在明显的丢弃现象，造成大量的资源浪费。而智能化无人开采技术，是解决此类煤层的有效途径和必由之路，也是现代化煤矿企业发展的必然规律。
2智能化无人开采应用的关键技术为
（1）智能记忆截割技术。智能记忆截割技术是人工就地操作自动化采煤机进行示范刀的学习、记忆，实现在下个循环自动割煤。采煤机控制系统通过采高轴编码器或位移型调高油缸实现对工作面采高自主定位，通过位置传感器实现工作面位置自主定位。（2）实时环境监测。实时环境监测的主要手段是视频监控系统。在传感器数据相互配合的基础上，通过视频监控系统传送工作面图像，操作人员能够实时了解煤层的变化情况、滚筒截割情况、支架状态等信息，必要时可以对采煤机进行远程干预，避免在地质条件变化或煤层变化时采煤机切割到顶底板等情况的发生。工作面视频图像监控系统是实现工作面可视化的重要组成部分，将视频数据通过无线网络和有线网络相结合的通信方式传输到工作面集控平台，实现图像自动跟着采煤机移动功能，即采煤机运行到什么地方，对应位置的视频图像自动切换到什么地方，操作司机通过视频画面能够随时了解现场情况，为智能化无人开采的成功应用奠定了基础。（3）人工远程干预控制技术。人工远程干预控制技术是利用先进的网络技术、通信技术、计算机技术，通过监控一体化软件平台来实现对工作面设备进行远程控制和数据监测。通过将采煤机远程控制系统、支架电液控制系统、工作面运输控制系统、三机通信控制系统、超前支架控制系统、泵站控制系统及供电系统集成整合，实现对综合机械化采煤工作面所有设备的协调管理与集中控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3煤矿实际应用情况
基于智能监控平台在地面的建设，可以通过指挥中心，通信和传输相关数据，在一键启停的操作下实现智能化无人开采技术的顺利实施。基于语音系统平台的建设，实现了井上与井下的实时沟通，实现的设备启停工作的高效化。通过操控平台，可以远程控制采煤设备，完成系统的开采工作，同时还具有记忆割煤功能与效果。自动化控制系统在智能化无人开采技术的应用过程中，在采煤机上得到了有效配置，利用自动化系统的储存功能将相关的采煤信息进收集存储，如（基准刀具割煤具体的进程与方向，行进的实际速度何左右摇臂高度）等信息。基于自动控制模式，便可实现自动进行割煤。倘若遇到煤层出现大的变化过程中，此时不能再进行自动模式下的割煤，便可通过人为手段对其进行有效的远程调整，使其达到理想的割煤状态。在煤矿生产中，通过智能化无人开采技术的应用，彻底的改变了矿工的工作条件，使他们从黑暗幽深、危险重重的矿井中被解放出来，使煤矿工人也可坐在办公室里实现，高效安全的采煤工作，大大提升了他们的社会地位。
4未来智能化开采技术研究重点与发展趋势
（1）切顶沿空留巷智能化综采技术。在现有开采条件的基础上，科学规划实施无煤柱开采，进一步探索研究切顶沿空留巷智能化开采技术，提高采掘接续平衡度，提高资源回收率，实现开采技术的不断进步。（2）厚煤层及薄煤层智能化综采技术。按照顶层设计、科学规划、分步实施的原则，开展大采高智能化综采技术研究。充分汲取中厚煤层智能化综采技术应用的经验教训，制定符合大采高综采工作面的智能化技术路线、关键技术和采煤工艺，形成“以设备智能化运行为主，现场干预为辅”的智能化生产模式。同时，针对大采高智能化综采的特点和难点，不断尝试应用新技术，逐步解决大采高智能化综采过程中的诸多难题。（3）复杂开采条件下的智能化综采技术。科学分析矿井地质条件和灾害对智能化开采技术应用的制约，努力破解推广应用过程中的诸多难题，建立矿井瓦斯治理保障系统、煤矿地质信息与水害防治保障系统、安全生产环境尤其是各种致灾因素实时监测保障系统和管理保障信息系统，形成不同条件下的智能化开采技术装备体系，推动智能化综采技术的应用推广。
5推广应用的路线及建议
为使实现智能化无人开采技术推广应用，必须将先易后难、循序渐进的原则进行认真遵循。更新理念，统一思想，坚定信念，消除了职工顾虑，扫清职工的思想障碍，有效提升其主观能动性，使其积极的配合此项工作的开展。从原有煤矿管理的约束中实现成功跳跃，实现管理中心由劳动密集性向人才技术密集型转变。科学合理地使用和维护设备是智能化无人开采技术能否长期应用的关键，坚持“理论+实践”相结合的培训方式，让员工更快更好地了解、熟悉首套智能化综采设备。
结语
智能化无人综采技术在陕煤集团黄陵矿业公司的成功实践，填补了煤炭智能化开采技术空白，是中国煤炭工业开采史上的重大创举，引领了煤炭行业技术发展方向，推动了我国煤炭工业升级转型和科技进步。但该技术的成功实践离不开机械化、自动化、信息化技术的广泛应用，需要规范化、精细化管理水平的支撑，更要有一支素质高、执行力强的职工队伍作保障;这些因素的叠加，加大了该项技术的推广应用难度。同时，目前我国智能化无人开采技术尚处于起步阶段，从技术、工艺、管理上还存在许多未解的难题，还需要在传感、监测、控制等方面继续加大研发力度，不断提高综采装备的智能控制水平，提升智能化综采技术的系统性、适用性、稳定性和协调性，全面推动我国采煤技术的持续进步，实现煤炭的安全、高效、绿色开采。
参考文献
[1]李首滨，黄曾华，王旭鸣，等．综采工作面装备远程控制技术进展报告［J］．科技资讯，2016，14(12):173－174．
[2]方新秋，何杰，郭敏江，等.煤矿无人工作面开采技术研究[J].科技导报，2016，26（9）：56-61.
论文作者:孙战磊
论文发表刊物:《电力设备》2019年第14期
论文发表时间:2019/11/6
标签：技术论文; 工作面论文; 煤层论文; 煤炭论文; 煤矿论文; 高效论文; 我国论文; 《电力设备》2019年第14期论文;