綜采自動化智能化無人化成套技術(shù)與裝備發(fā)展方向_王國法

1、壬國法:綜采門動化押能化無人化成套技術(shù)與裝務(wù)發(fā)展方向2014年第9期Vol. 42 No. 9Sept. 2014綜采自動化智能化無人化成套技術(shù)與裝備發(fā)展方向王國法伏地科技股份右限公可開采裝備技術(shù)研究所北京100013 )摘 要：針對煤礦綜采自動化技術(shù)發(fā)展中的焦點問題，分析綜采成套技術(shù)與裝備發(fā)展現(xiàn)狀，闡述綜采 工作而自動化、智能化和無人化概念與關(guān)犍技術(shù)特征，介紹綜采成套裝備自動化智能化無人化最新技 術(shù)發(fā)展成果，剖析綜采工作面自動化、智能化和無人化開釆的主要技術(shù)難題、制約因素及目前發(fā)展中 存在的問題，探討綜采成套裝備自動化智能化無人化發(fā)展方向和技術(shù)途徑.關(guān)鍵詞：煤礦；綜采工作面；成套裝備；自動化

2、；智能化；無人化中圖分類號：TD67;TD421文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：0253 -2336 (2014 )09 -0030-05Development Orientation of Complete Fully - Mechanized Automation,Intelligent and Unmanned Mining Technology and EquipmentWANG Guo-fahislilule of Mining Equipmenl and Techiuploy. Tian(h Science Terhnoyhnuled弘沙卡 KMX) 13 .China )Abstrac

3、t: /Kcconling to focal pmblcnisin the auloinalion technology development of ihr fully - inechanized coal miming face < thepa|M*r analyzed development status of the fully - mechiinizetl complete technology and equipment and stated automalion. intelligent and un- manned idea and key technology feat

4、ures of the fully - mechanized coal mining face. The paper introduced new technical development achievements of the automation intelligence an<l unmanned fully - mechanized coal mining complete equipment«analyzed the main technical pniblmis of the automation. intrlligrnce and uninannrd minin

5、g applied Io I he fully - ine<haniz<*cl coul mining face. the restricted faclorn and problems existed in the present development and discussed the development orientation and technical route of the automation intelligence and unmanned fully - meclianized mining complete equipment.Key words:coa

6、l mine;fully - mechanized coal mining face;complete equipment;automation;intelligent;unmanned3171994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 壬國法:綜采門動化押能化無人化成套技術(shù)與裝務(wù)發(fā)展方向2014年第9期3171994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 壬

7、國法:綜采門動化押能化無人化成套技術(shù)與裝務(wù)發(fā)展方向2014年第9期收稿日期:2014 -05 -06;責(zé)任編輯：趙 瑞 DOI： 10. 13199/j. <nki. <M. 2014.09.007基金項目：國家奇技術(shù)研究發(fā)展計劃«63什劃)資助頊目C0I2AA06A407 )$國家賈點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃973卄劃)資助項| Q014CB046302 ) 作者簡介：王國法«960-).男山東文登人研究員博士生導(dǎo)師現(xiàn)任天地科技股份有PR公司開采裝備技術(shù)研究所所長。引用格式:王國法絳采1*1動化秤能化無人化成奩技術(shù)與裝備發(fā)展方向JJ煤炭科學(xué)技術(shù).2014.42 9):

8、30-34.39U AXG Guo-fa D<*v<do|)n)cnt Orirntatioik of Gimplcte Pull、- Me< hanizcd Autonuilioi) InkUligml an<l I nmanned Mining Technology aii<l Equip- n>rnt J,. Coal S< irn(r an<l Technology .2014.42 9 )：30 -34.39300引 言國家“十五'、“十一五”期間以來，我國煤炭開 采技術(shù)及裝備取得肛大進(jìn)步推動了煤礦安全為效 綠色開采技術(shù)的發(fā)展建

9、成了一大批綜合機(jī)械化和 高口動化程度的現(xiàn)代化礦井生產(chǎn)效率、安全指標(biāo)和 煤炭產(chǎn)量大幅度提高，滿足了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源 需求煤礦綜合機(jī)械化長壁開采是煤炭主要開采方 式綜采成套裝備的技術(shù)進(jìn)步是促進(jìn)煤炭安全高效 綠色開采技術(shù)發(fā)展的引擎?，F(xiàn)代口動化、信息化、智 能化技術(shù)及先進(jìn)制造技術(shù)與煤炭開采技術(shù)的深度融 合使煤礦綜采成套裝備實現(xiàn)口動化、智能化、無人 化成為可能。煤礦井下匸作條件惡劣，安全隱患和 危害職業(yè)健康的因素多，加強煤礦智能化開采裝備技術(shù)的研究和應(yīng)用，洶汰落厲的開采方法和裝備引 導(dǎo)煤礦向安全高效綠色開采方向發(fā)展提升裝備的 口動化和智能化水平，逐步實現(xiàn)少人化、無人化開采 足煤炭綜采技術(shù)發(fā)展趨孫和M井

10、現(xiàn)代化生產(chǎn)的必然 要求。我國煤炭資源賦存條件千差萬別井下采場 巖變化規(guī)律復(fù)雜，影響綜采成套裝備可靠性的因 索多,待別是安全制約因素，使實現(xiàn)無人開采成為很 大難題近年來在攻克這些難題方面取得了幣: 要突破，取得r批綜采口動化和智能化技術(shù)創(chuàng)新 成果，一些先進(jìn)礦井實現(xiàn)了綜采匸作面少人化-7。 近年來，我國一些學(xué)者雖取得一些綜采T.作面門動 化、智能化和無人化創(chuàng)新成果對推動新技術(shù)的椎廣 應(yīng)用有枳極意義，但一些項H技術(shù)內(nèi)涵、實際效果與 名稱不符造成了一些技術(shù)概念模糊。筆者基于在 本領(lǐng)域的長期研究和實踐通過研究分析國內(nèi)外綜 采技術(shù)裝備發(fā)展概況和近年來對綜采成套裝備A動 化、智能化和無人化技術(shù)裝備的創(chuàng)新研發(fā)

11、對綜采r. 作面門動化、押能化和無人化槪念與關(guān)健技術(shù)特征 進(jìn)行科學(xué)界定，針對綜采11作面口動化、智能化和無 人化開采的主要技術(shù)難題、制約因索及U前發(fā)展中 存在問題提出我國煤礦綜采n動化幫能化無人化 成套技術(shù)與裝備創(chuàng)新思路和發(fā)展方向。1綜采自動化發(fā)展概況與技術(shù)特征1.1綜采自動化發(fā)展概況姜國和澳大利亞煤礦開采口動化水平普遍較 高，自20世紀(jì)80年代起，就建立了“一井一面”高 效集約化的長唯開采模式.在i-作而采用r計算機(jī) 技術(shù)、大功率變頻牽引采煤機(jī)控制技術(shù)、液斥支架電 液控制技術(shù)、刮板輸送機(jī)軟啟動和變頻技術(shù)逐步實 現(xiàn)了T.作面少人操作自動化采煤，每個牛產(chǎn)班I作 面全員僅有68人。我國A 2000

12、年以來.逐步引 進(jìn)和創(chuàng)新高效集約化現(xiàn)代化礦井卞產(chǎn)模式發(fā)展高 端綜采裝備，開發(fā)應(yīng)用n動化和智能化技術(shù)，實現(xiàn)井 卜匚作面少人化高效生產(chǎn)，在薄煤層和大傾角等復(fù) 雜難采煤層綜采、大采高、特厚煤層綜采放頂煤開采 技術(shù)水平方面走在了世界前列。國賦煤礦綜采裝備制造商經(jīng)過了市場激烈競爭 的優(yōu)勝劣汰和多輪兼并重組形成了 JOY、Eickhoff. C A T等高端設(shè)備制造商.其產(chǎn)品在可靠性和自動 化、智能化程度方面達(dá)到了很高水平。在采煤機(jī)、刮 板輸送機(jī)、液壓支架尊設(shè)備實現(xiàn)高可靠性單機(jī)fl動 控制功能的堆礎(chǔ)上，通過I 作面“三機(jī)”與巷道監(jiān)擰 中心聯(lián)網(wǎng)、通信，實現(xiàn)監(jiān)控中心對“三機(jī)”及井下環(huán) 境安全信息實時監(jiān)測與控制

13、。1.2綜采自動化概念和技術(shù)特征綜采口動化一般町泛指在綜采成套裝備中應(yīng)用 門動化和智能化控制技術(shù)，實現(xiàn)不同程度的作面 少人化或無人化開采作業(yè)。為更好地反映和表述綜 采I作面的口動化技術(shù)內(nèi)涵和水平，依據(jù)綜采I作 面成套裝備控制系統(tǒng)在感旬、決策和執(zhí)行三要索方 面的水平定義為門動化綜采作面、會能化綜采I： 作面、無人化綜采工作面。1 ）口動化綜采匚作面是指綜采匸作面采用了 貝冇門動化控制功能的液壓支架、采煤機(jī)、刮板輸送 機(jī)等機(jī)電一體化成套裝備，實現(xiàn)J' I作面少人操作、 安全高效開采?？趧踊C采匚作面主要技術(shù)待征 是:液斥支架電液控制n實現(xiàn)鄰架、成組、程序控 制和跟機(jī)移架等功能;采煤機(jī)電牽引

14、、口動調(diào)高控 制、11定位、故障II診斷町實現(xiàn)與液壓支架及作 面控制系統(tǒng)的通信和A動控制功能;I作而運輸 設(shè)備J!仃電'I軟啟動、機(jī)尾自動張緊、故障診斷及與 作面控制系統(tǒng)的通信和自動控制功能;工作面 口動控制系統(tǒng)能實現(xiàn)I作面設(shè)備間的信息通信、r. 作面人工干預(yù)協(xié)調(diào)控制等。2 ）舒能化綜采作而是指綜采T.作面采用了 具有充分全面的感旬、口學(xué)習(xí)和決策、口動執(zhí)行功能 的液展支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)等機(jī)電一體化成套 裝備實現(xiàn)了作而的高度fl動化少人遠(yuǎn)程監(jiān)控、安 全高效開采。智能化綜采作面主要技術(shù)特征是: 液壓支架智能控制液壓支架以電液控制系統(tǒng)為 茶礎(chǔ)同時貝冇支架與圍巖耦合監(jiān)測控制、超前壓 力預(yù)

15、報、初撐和移架狀態(tài)自決策捽制、姿態(tài)監(jiān)測與智 能決策控制、煤幫智能決策控制、記憶時序控制放 煤、智能噴霧降塵控制等功能;采煤機(jī)智能擰制 采煤機(jī)具冇位置監(jiān)測箱確定位、口學(xué)習(xí)智能軌跡規(guī) 劃、壓于智能決策或煤巖識別的滾筒門動調(diào)高、口動 記憶割煤、防碰撞安全避險、故障門診斷等功能并 貝冇基于產(chǎn)就需求、輸送機(jī)設(shè)備負(fù)荷、作面環(huán)境等 信息的智能】k竄調(diào)速、采高A動控制、遠(yuǎn)程可視化控 制等功能;工作面運輸設(shè)備貝冇電氣軟啟動、負(fù)載 及運行狀態(tài)監(jiān)測、系統(tǒng)運行參數(shù)在線監(jiān)測、機(jī)尾自動 張緊、故障診斷及與作面控制系統(tǒng)的通信和A動 控制功能;丁作面智能控制系統(tǒng)能實現(xiàn)I-作血役 備間的信息通信、白學(xué)習(xí)和智能決策遠(yuǎn)程控制與 作

16、面人T干預(yù)協(xié)同控制等。3 ）無人化綜采匸作面是指綜采T.作而采用了 貝冇完全白動化、蝕能化控制功能、高町靠性的液壓 支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)等機(jī)電一體化成套裝備和 遠(yuǎn)程智能化綜合控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了.作面（兩端頭 以內(nèi)）完全無人操作的安全高效開采。無人化綜采 匚作面主要技術(shù)特征是:液床支架智能耦合祥組控制液壓支架以電液控制系統(tǒng)為皋礎(chǔ)同時，貝冇 支架與圍巖耦合監(jiān)測控制、超前汗力預(yù)報、初撐和移 架狀態(tài)（擦頂移架和移架出線度導(dǎo)航）A決策控制、 煤幫智能決策控制、姿態(tài)監(jiān)測與智能決策群組協(xié)同 控制、記憶時序控制放煤、幫能噴霧降T控制等功 能;采煤機(jī)智能控制，采煤機(jī)具右位置監(jiān)測精確定 位、自學(xué)習(xí)智能軌跡規(guī)劃、

17、基于智能決策或煤巖識別 的滾筒門動調(diào)高、門動記憶割煤、防碰撞安全避險、 故障口診斷等功能，并貝冇基于產(chǎn)量需求、輸送機(jī)設(shè) 備負(fù)荷、匸作面環(huán)境等信息的智能決策調(diào)速、采高I 動控制、遠(yuǎn)程川視化挖制等功能;1作面運輸設(shè)備 具有電氣軟啟動、負(fù)載及運行狀態(tài)監(jiān)測、系統(tǒng)運行參 3171994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 正國法:綜采門動化押能化無人化成套技術(shù)與裝備發(fā)展方向2014年第9期數(shù)在線監(jiān)測、機(jī)尾I動張緊、故障診斷及與I .作而控 制系統(tǒng)的通信和白動控制功能;工作面遠(yuǎn)程集控 中

18、心和地面調(diào)度中心集中控制，綜合智能控制系統(tǒng) 能實現(xiàn)作而設(shè)備間的信息通信、門學(xué)習(xí)和舒能決 策遠(yuǎn)程協(xié)同控制、作面全景實時視頻縱蹤、安全信 息實時報告和預(yù)警匸作面無人作業(yè)。2綜采自動化最新技術(shù)發(fā)展成果2. 1薄煤層綜采自動化成套技術(shù)與裝備P. 6 1. 3 m復(fù)雜薄煤層fl動化綜采成套技術(shù) 與裝備”獲得2013年度國家科技進(jìn)步二等獎。項目 根據(jù)我國薄煤層賦存條件復(fù)雜、滾筒采煤機(jī)適應(yīng)性 較好的特點，對薄煤層滾筒式采煤機(jī)門動化綜采成 套技術(shù)與裝備進(jìn)行了長期攻關(guān)研究，在大功率薄煤 層滾筒式采煤機(jī)、矮槽幫刮板輸送機(jī)、超大伸縮比電 液控制液壓支架、作面無人門動化控制關(guān)鍵技術(shù) 方面取得豆大突破研發(fā)了世界領(lǐng)先的0

19、.6-1. 3 m 復(fù)雜薄煤層11動化綜采成套技術(shù)與裝備。1）研發(fā)了加于滾筒采煤機(jī)的薄煤層無人口動 化開采模式和智能監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，研發(fā)了旨套0.6 -1.3 m復(fù)雜薄煤層綜采自動化成套裝備（圖1 ） 建立了薄煤層開采技術(shù)體系開創(chuàng)了薄煤層安全高 效開采新途徑。建立薄煤層I作面闈巖活動模型、 匚作面生產(chǎn)能力預(yù)測BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、綜采設(shè)備 參數(shù)預(yù)測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計模型及綜采藝系統(tǒng)分析模 型，優(yōu)化匸作面參數(shù)，確定薄煤層液斥支架合理I 作 阻力、采煤機(jī)參數(shù)、運輸系統(tǒng)參數(shù)建立0.6-1.3 m 薄煤層作而無人口動化開采模式。采用高清網(wǎng)絡(luò) 攝像機(jī)獲収現(xiàn)場視頻信號,通過定位系統(tǒng)、智能跟蹤 系統(tǒng)來實現(xiàn)采煤機(jī)位置信號

20、的獲取和視頻畫面的切 換堆于解能傳感和運動視頻序列的動態(tài)全景界面 拼接圖像分析對綜采設(shè)備的安全感知、定位及防碰 撞采用多路視頻編碼器、多路視頻解碼器、光纖發(fā) 射器、光纖接收器將網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)輸出信號通過以太 網(wǎng)或者光纖傳送至地面監(jiān)控中心通過矩陣主機(jī)，實 現(xiàn)圖像信號的瀏覽、錄像、冋放和管理。采用防爆型 計算機(jī)、人機(jī)交互模塊、町編程控制器模塊、視頻模 塊、青頻模塊、交換機(jī)模塊和通佇模塊實現(xiàn)J'綜采 設(shè)備控制、匚作面視頻和音頻通信系統(tǒng)運行控制、I： 作面以太網(wǎng)絡(luò)運行控制。采用鎧裝電纜與3層交換圖I薄煤層綜采自動化成套裝備機(jī)連接實現(xiàn)作面中央控制中心與以太網(wǎng)絡(luò)的數(shù) 據(jù)連接。將數(shù)字語音系統(tǒng)與模擬語音系

21、統(tǒng)相結(jié)合, 建立了匸作面語音通信系統(tǒng)。2）研發(fā)了超大伸縮比薄煤層液壓支架及緊湊 型電液控制系統(tǒng)突破J'液斥支架I.作阻力決定最 小高度的極限，提高了液壓支架的匸作町靠性實現(xiàn) 了液壓支架與圍巖及成套裝備間的智能控制。3 ）研制了彊小機(jī)面高度580 mtn的大功率滾筒 采煤機(jī)綜采口動化機(jī)組解決了電動機(jī)尺寸制約采 煤機(jī)功率、裝煤效果差的難題實現(xiàn)了厚度0. 6 m以 上堅硬夾時、半煤巖或硬煤薄煤層口動化開采。成套裝備在薛村礦開采0.6-1.3m薄煤層，實 現(xiàn)了巷道集中控制，正常卞產(chǎn)過程中作而內(nèi)無需 人-操作自動化生產(chǎn)月產(chǎn)鼠達(dá)到11.8萬仁年產(chǎn) 量達(dá)到100萬U2.2綜采智能化成套裝備國家智能制

22、造裝備發(fā)展專項項冃“煤炭綜采成 套裝備智能系統(tǒng)” 丁 2013年8丿通過國家驗收。該 項tl吹變了以成套單機(jī)裝備為主、總體協(xié)調(diào)的研制 思路建立了以作面成套裝備總控制網(wǎng)絡(luò)為主單 機(jī)裝備為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)具有感血和層 級控制的智能系統(tǒng)。通過分析fl動化采煤過程中煤 壁片幫，支架頂板支撐斥力不足，口動平衡難以保 證輸送機(jī)負(fù)荷經(jīng)常過載，感知參數(shù)缺失等問題通 過研制采煤機(jī)割煤和智能調(diào)高擰制支架與嗣巖鋼 合智能控制頂板初撐力口動補償、超大采高液斥支 架三級聯(lián)動護(hù)幫智能控制和平衡T斤頂口動調(diào)疔、 支架高町靠性升降承載執(zhí)行機(jī)構(gòu)刮板輸送機(jī)智能 化軟啟動和門動悵緊控制裝曽作面裝備蟲線度 導(dǎo)航和煤流平衡控制

23、系統(tǒng)等得到有效解決，為減人 提效、安全高效生產(chǎn)提供技術(shù)保障。煤炭綜采成套 裝備幫能化系統(tǒng)包括單機(jī)肆能化控制系統(tǒng)（如采 煤機(jī)智能控制系統(tǒng)、支架I韋1巖智能耦合電液控制系 統(tǒng)、刮板輸送機(jī)智能軟啟動及其I動悵緊控制系 統(tǒng)）以及基于上述單機(jī)控制系統(tǒng)信息互聯(lián)和協(xié)調(diào) 決策的綜采I作面井卜智能化集控中心，實現(xiàn)I作 面設(shè)備閉環(huán)控制和運行參數(shù)門動調(diào)節(jié)實現(xiàn)遠(yuǎn)程控 制和口動化牛產(chǎn)。瓦主要創(chuàng)新成果冇3個方而。321）改變傳統(tǒng)多單機(jī)控制系統(tǒng)集成的控制方式， 建立一種綜采匸作面生產(chǎn)智能化系統(tǒng)囲2 ）,以成 套裝備總控制網(wǎng)絡(luò)為核心單機(jī)裝備為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 體系結(jié)構(gòu)；建立系統(tǒng)級別的互聯(lián)協(xié)議和層級控制機(jī) 制.開發(fā)了直實數(shù)據(jù)朋動的三

24、維虛擬現(xiàn)實監(jiān)視系統(tǒng) （圖3 ）,實現(xiàn)液斥支架銀機(jī)|動化、煤流半衡等設(shè)備 間的邏輯控制和整體協(xié)調(diào)執(zhí)行功能；建芷單機(jī)口動控制及基于感知系統(tǒng)反饋的動態(tài)決策機(jī)制實現(xiàn)液 床支架闌巖耦合控制、采煤機(jī)搖臂口動調(diào)高等設(shè)備 級的I適應(yīng)訓(xùn)整功能。八仙E視頻監(jiān)控、OPC羽3層-»化網(wǎng)絡(luò)丿'獷調(diào)廢指揮中心2礦井自動化網(wǎng)絡(luò)KI層一采煤機(jī)11供電支架電液1輸送機(jī)泵站捽1工作而1挖制系統(tǒng)1系統(tǒng)1控系統(tǒng)11遊制系統(tǒng)制系統(tǒng)1視頻系統(tǒng)圖2綜采工作面普能化系統(tǒng)圖3真實數(shù)據(jù)咽動的三維虛擬現(xiàn)實監(jiān)視系統(tǒng)2 ）開發(fā)了具右口除塵裝置的網(wǎng)絡(luò)攝像頭及綜 采匚作面視頻監(jiān)控系統(tǒng)。研制了傾角傳感器、液壓 支架的無線測茨裝置和測茨方法

25、、韋1巖狀態(tài)及支架 動作雖感知系統(tǒng)如圖4所示。研制了振動傳感器、 鐵相譜檢測儀尊感知傳感尤部件提升匸作面設(shè)備 況和牛產(chǎn)環(huán)境的實時感知能力同時建立了系統(tǒng) 級的故障診斷體系。«前連釬br V .一級護(hù)蒂收冋檢測務(wù)疔廳杭 排千頂聊架 支勵瓷態(tài)檢測紅線收姿電液換向閥®4國巖狀態(tài)及支架動作量惑知系統(tǒng)3）利用作而的綜合接入器、光電轉(zhuǎn)換器和交 換機(jī)世立一個統(tǒng)一開放的.作面100 MB |業(yè)以 太網(wǎng),構(gòu)建控制平臺100 MB I：業(yè)以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò) 貝備冇線和無線接入功能單點故障時網(wǎng)絡(luò)門愈時 間不超過12 m沢網(wǎng)絡(luò)傳輸延時不超過0.6叫，實現(xiàn) 匸作面設(shè)備的巷道和地面遠(yuǎn)程控制一鍵啟停。創(chuàng)新研制

26、的7 m超大采高綜采成套裝備集成應(yīng) 用上述智能化控制系統(tǒng)在陜州煤業(yè)化I集團(tuán)紅柳 林煤礦15205示范匚作面進(jìn)行了業(yè)性試驗設(shè)備 運行穩(wěn)定可靠最高月產(chǎn)駅達(dá)到134.6萬（達(dá)到年 產(chǎn)量1 200萬t。3技術(shù)難題和發(fā)展方向3. 1技術(shù)難題1）煤層賦存條件的復(fù)雜性和安全制約因索的 多樣性是綜采門動化、智能化、無人化面臨的最大堆 題煤層不穩(wěn)定、夾肝斷層、破碎頂板、軟底板、沖擊 地壓、水害、瓦斯等很多問題都會造成匸作面片幫冒 頂支架倒架、扎底，刮板輸送機(jī)飄溜采煤機(jī)哉割W 難設(shè)備損壞嚴(yán)帝導(dǎo)致牛產(chǎn)不連續(xù)。2 ）綜采作面成套裝備系統(tǒng)龐大、相互關(guān)聯(lián)配 套運行，對動作順序、準(zhǔn)確性、響應(yīng)速度等要求高, “三機(jī)”設(shè)備獲取

27、環(huán)境信息和口身況的感知能力 右限，只能対頂板斥力、采煤機(jī)牽引電動機(jī)參數(shù)、采 煤機(jī)位遺等主要信息進(jìn)行采集，采集的信息孤立于 控制系統(tǒng)之外無法實現(xiàn)閉環(huán)反饋實時控制采煤進(jìn) 程無法全面J'解采煤過程中巖層和裝備系統(tǒng)的狀 態(tài)變化情況難以實現(xiàn)I：藝過程的快速、準(zhǔn)確配合, 提高開采效卒。煤礦井下高頻、高爪設(shè)笛多屯磁I' 擾強;空間狹窄信號衰減嚴(yán)直，生產(chǎn)過程中線纜移 動、拉扯、彎曲冇線/無線氏距離傳輸lflXffi.nl靠性 差。忖前綜采作面設(shè)備各家制造商的接口方式 與協(xié)議多種多樣堆以形成統(tǒng)一通用的作面通信 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),亟待制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。3）煤巖界而識別被許多人認(rèn)為是綜采匚作面 無人化的必要條件

28、，然而國內(nèi)外兒十年的研究和實 踐衣明，煤巖界面性狀任線識別從理論上雖存在町 行性而山于受諸多不確定性因素影響技術(shù)上難以 實用?？?20世紀(jì)80年代起，歐洲一些主要產(chǎn)煤國 和煤機(jī)研究者就致力丁研究試驗煤巖界面識K 'J技 術(shù)一”研制試驗了堆于射線、振動、聲頻、激光、熱 成像等多種原理的傳感器許多研究人員從理論上 闡述了其町行性和合理性，甚至肯定了其實用 性“-.但是至今尢一成功的程實用案例和產(chǎn) 品在我國紹63計劃'、973計劃”等國家項目重復(fù) 33 71994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All

29、 rights reserved, 2014年第9期煤炭科學(xué)技術(shù)第42卷立項支持研發(fā)的同時國際煤機(jī)口頭卻低調(diào)地放弁 J'這一方向的研發(fā)投入。由于煤巖物理性狀的多樣 性和復(fù)雜性,采煤機(jī)況振動影響因索的復(fù)雜性及 作面牛產(chǎn)環(huán)境條件的復(fù)雜性要實現(xiàn)煤巖界面在 線識別準(zhǔn)確、穩(wěn)定和實用將是一個長期堆以突破的 難題 應(yīng)、勺另辟新徑，探索實川仃效的綜采門動化、 智能化、無人化技術(shù)途徑。4）綜采.作面兩端頭及過渡段白動化截割和 支護(hù)是綜采n動化、智能化、無人化的難點待別是 下端頭既是.作面安全出口 又是設(shè)備集中的區(qū)域. 支護(hù)堆度大，占用人力多，實現(xiàn)口動化、智能化、無人 化難度很大。5 ）匸作面自動化、智能

30、化、無人化的前提條件 是以綜采成套裝備的高町靠性、高開機(jī)率為保證的. 山丁設(shè)備無法實現(xiàn)口維修，因此，任何設(shè)備故障都會 使作面n動化、智能化、無人化hi標(biāo)落空控制系 統(tǒng)本身的各種感知和控制尤件可靠性也存在很大差 距，使系統(tǒng)的可靠性難以充分保證，這正是目前一些 企業(yè)實施的門動化作而難以達(dá)到預(yù)期效果的關(guān)泄 所在。3.2技術(shù)發(fā)展方向大力發(fā)展推廣綜采門動化技術(shù)實現(xiàn)少人化卞 產(chǎn)減人提效是實現(xiàn)煤礦安全離效綠色開采的丑耍 方向15,0前,我國已能大批量生產(chǎn)綜采口動化成 套裝備高端產(chǎn)品技術(shù)成熟度和nf靠性能nf以滿足 煤礦牛產(chǎn)要求。在一些先進(jìn)礦井發(fā)展智能化綜采. 完善提高綜采成套裝備的智能化水平提高設(shè)備町 悠性

31、和開機(jī)率，實現(xiàn)最大限度的少人化定產(chǎn)。綜采 白動化和智能化是實現(xiàn)匚作面無人化開采的基礎(chǔ), 無人化開采是煤礦幵采技術(shù)發(fā)展的終極L1標(biāo)。筆者 認(rèn)為當(dāng)前和今后一個時期冇4個主要攻關(guān)方向。1）堆于液斥支架與闈巖則合原理研發(fā)液斥支 架圍巖耦合n適應(yīng)控制技術(shù)；娠丁排隊理論,研究綜 采作面祥組支護(hù)系統(tǒng)協(xié)同控制技術(shù)；研發(fā)解能型 液床支架姿態(tài)況監(jiān)測預(yù)警與耦合控制裝置研發(fā) 高町靠性液圧支架智能感知和控制尤件；研發(fā)娠于 鋼能決策、時序控制、記憶放煤和人r. |：預(yù)協(xié)同控制 的口動化放頂煤控制系統(tǒng)。2 ）研究煤巖性狀對截割負(fù)載及調(diào)控的敬感性, 建立煤巖截割負(fù)載突變的在線檢測及截割狀態(tài)判別 準(zhǔn)則提出截割轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度相結(jié)

32、合的口適應(yīng)截 割口主控制方法，研發(fā)采煤機(jī)I主粘確定位和門學(xué) 習(xí)、智能調(diào)高、記憶截割的卿能化控制技術(shù)，研究綜 采I作面采煤機(jī)截割-液斥支架支護(hù)-運載集成系 統(tǒng)的多源信息融合方法解決多機(jī)協(xié)同作業(yè)的沖突 消解與避讓算法和技術(shù)研發(fā)可靠、實時、安全的I: 作面多機(jī)協(xié)同控制系統(tǒng)。3 ）研究綜采裝備關(guān)鍵尤部件欠效模式與故障 機(jī)理構(gòu)建裝備關(guān)鍵部件及系統(tǒng)町靠性評價體系完 善可靠性設(shè)計攻克關(guān)鍵尤部件材料和制造【藝切 實健決綜采裝備的町靠性問題，待別是提高采煤機(jī) 的可靠性,提高作而綜合開機(jī)率為.作面自動 化、智能化和無人化提供町靠保障。4）加強匚作面端頭與超前支護(hù)系統(tǒng)口動化的 研究解決作面端頭與超前支護(hù)的制約同時妥

33、 進(jìn)一步研究突破匸作面兩端過渡段斜切進(jìn)刀藝口 動化和智能化堆題。4結(jié) 語開發(fā)利推廣應(yīng)用綜采口動化和智能化技術(shù)減 人提效是實現(xiàn)煤炭安全高效開采的根木途徃捉高 綜采作面成套裝備的可靠性和適應(yīng)性并與口動 化和智能化控制技術(shù)融合，H前已經(jīng)在部分先進(jìn)礦 井實現(xiàn)了作面少人化或冇限條件下的無人化牛 產(chǎn)。通過不斷的技術(shù)攻關(guān)逐步解次上述技術(shù)難題, 發(fā)展綜采口動化和智能化技術(shù)，星終實現(xiàn)煤礦匚作 面無人化開采是煤炭開采技術(shù)發(fā)展方向-參考文猷：（壬國法煤礦綜采門動化成奩技術(shù)與喪備創(chuàng)新和發(fā)展IJ）.煤 炭科學(xué)技術(shù).2013.41 （II ）： 1 -5.CF轉(zhuǎn)第39頁） 態(tài)化但還存在以下問題：國產(chǎn)成套裝備也機(jī)尤件穩(wěn) 定

34、性、町靠性需進(jìn)一步提高；口動化系統(tǒng)口診斷功能 不完善故障判斷、處理時間較氏;需要結(jié)合戯陵一號 煤礦地質(zhì)待點，進(jìn)一步完善巷道超前支護(hù)口動化研 究。5結(jié) 語1）探索完善的'22匚序”采煤匸藝，有效降低了 薄煤層采煤機(jī)揚塵増強了視頻清晰度提高了遠(yuǎn)程 操作的準(zhǔn)確性。2 ）經(jīng)過對采煤機(jī)、輸送機(jī)等單機(jī)設(shè)備的局部改 造提高了單機(jī)設(shè)備對ri動化系統(tǒng)的門適應(yīng)能力。3 ）通過新増地面采煤機(jī)、支架控制鍵盤優(yōu)化視 頻配置提高液床系統(tǒng)穩(wěn)定性,探索出了適應(yīng)黃陵礦 區(qū)特點的遠(yuǎn)程采煤口動化系統(tǒng)為實現(xiàn)我國匸作面無 人化探索一條匚作面少人化、無人化丿F采的道路，同 時對于提高綜采牛產(chǎn)效率、減少人員、降低I:人勞動 強度具

35、有電大意義。參考文獻(xiàn)：1J黃蝕邱亮亮劉寧寧我國薄煤層開采及創(chuàng)煤機(jī)采煤技術(shù)的應(yīng)用炭技術(shù).2009.28 6 ）：4-5.2.壬國法煤礦鳥效開采丁作面成奩裝備技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展J煤 炭科學(xué)技術(shù).2O1O.38 Q ）：63 -68.3.茹繼煤礦自動化與信息技術(shù)冋顧與展?fàn)旿. T礦自動化. 2010 6 ）：26-304-乍太連對煤礦安全高效綜采成套裝備研發(fā)的思占LJJ.M'國煤 炭.2007.33 6）:38-41.5方新牧.張雪峰.無人工作血開采關(guān)錐技術(shù)C 中國煤炭學(xué)會開采專業(yè)委員會2006學(xué)術(shù)年Q論文集徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出 扳社.2006:63 -686 t 君刮板輸送機(jī)動力學(xué)行為的分析與

36、控制理論研究D耳 新：遼寧丁程技術(shù)大學(xué).2006.7 楊玉成綜介門動化無人T作而開采薄煤層J礦業(yè)快報. 2004 0 ）:33 -3418錢鳴高繆協(xié)興采場1：敢?guī)r層結(jié)構(gòu)的形態(tài)與受力分析J.巖石力學(xué)與工程學(xué)報.1995.14 0）:97 -106.9徐亞軍王國法.取于滾筒采煤機(jī)薄煤層Fl動化叩采技術(shù)J I-煤炭科學(xué)技術(shù).2013,41 ai ）：6-910王國法髙端液斥支架及先進(jìn)制造技術(shù)M 北京:煤炭工業(yè)出 版社.2010:210-211.II王國法煤礦綜采自動化成套技術(shù)與裝備創(chuàng)新和發(fā)展J）煤 炭科學(xué)技術(shù)-2013.41 01 ）:1 -5 AL12J黃曾華.乍 森.丁業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在綜采匸作面自動化系統(tǒng)中 的應(yīng)用J 煤礦機(jī)電.2013 0 ）:12 -13.13黃曾華.苗建軍.綜采工作面設(shè)備集中控制技術(shù)的應(yīng)用研究J煤塊科學(xué)技術(shù).2013.41 （II ）:14-17.21.3471994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 2014年第9期煤炭科學(xué)