對煤礦綜采工作面智能化開采技術(shù)的應(yīng)用分析

對煤礦綜采工作面智能化開采技術(shù)的應(yīng)用分析摘要：近年來，煤炭行業(yè)信息化、智能化建設(shè)步伐加快，智能化開采已成為大勢所趨。煤礦工作面、施工技術(shù)、勞動組織和安全措施等各種系統(tǒng)構(gòu)成了煤礦智能化開采。為了能夠全面推進煤礦智能化開采技術(shù)水平，必須了解煤礦智能化開采中存在的問題和優(yōu)勢，積極探索未來智能化煤礦開采的發(fā)展方向，滿足現(xiàn)代煤礦事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需求。基于此，文章主要分析綜采工作面智能化技術(shù)運用的現(xiàn)狀、問題與解決對策。關(guān)鍵詞：煤礦綜采工作面；智能化開采；應(yīng)用引言煤礦智能化開采的推進不僅可以促進煤礦減員提效，還可以最大程度上促進煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。其將傳統(tǒng)的勞動密集型產(chǎn)業(yè)升級為技術(shù)集約型產(chǎn)業(yè)，具有較強的市場競爭力。然而，實現(xiàn)煤礦智能化開采并不是一件容易的事。一方面，現(xiàn)在智能化還處于起步階段，缺乏相應(yīng)的技術(shù)積累；另一方面，現(xiàn)在傳統(tǒng)采礦專業(yè)的技術(shù)人才知識有限，很難滿足智能化開采的技術(shù)要求。本文從中國煤礦智能化開采的現(xiàn)狀出發(fā)，對煤礦智能化開采的未來進行了展望。1綜采工作面智能化開采現(xiàn)狀智能化開采過程中需要用到大量的信息。如何保證信息在井下的高效傳輸，仍然是一個亟需解決的問題。由于煤礦井下電磁干擾較大，很多電子設(shè)備干擾嚴(yán)重，實現(xiàn)信息的無線傳輸較為困難。若采用有線傳輸，則需要在井下鋪設(shè)大量線路，不但工程量比較大，而且后期不便于維護。5G技術(shù)的發(fā)展可以為煤礦井下信息的傳輸提供一種新思路。5G信息傳輸具有高帶寬、低延時和抗干擾能力強的特點除了信息傳輸存在問題以外，采煤機的控制尤為關(guān)鍵。要想實現(xiàn)采煤機的真正無人化控制，采煤機必須要具備高速的信息處理能力，能較為快速地處理需要控制的信息，并發(fā)出正確的指令。然而，雖然有些功能在程序上是可以實現(xiàn)的，但是在實際上難以獲取準(zhǔn)確參數(shù)。在智能化開采過程中，液壓支架的工作阻力設(shè)定尤為關(guān)鍵。但由于巖層運動規(guī)律的復(fù)雜性，很難找到一個合適的參數(shù)。同時，如何在井下相對閉塞的環(huán)境下實現(xiàn)對采煤機運動狀態(tài)的實時調(diào)整，也是個技術(shù)難題。在煤礦智能化進程過程中，最大的問題是缺少這方面的人才。由于智能化處于剛剛興起的階段，專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)得還比較少，很多學(xué)校才剛剛開設(shè)智能化開采專業(yè)。傳統(tǒng)采礦行業(yè)的采礦工程技術(shù)人員多只是熟悉采煤方法，而對智能化方面的知識還缺乏認識。2綜采工作面智能化開采技術(shù)2.1記憶割煤技術(shù)在采煤機搖臂上安裝搖臂擺角傳感器，控制器根據(jù)搖臂擺角和搖臂長度及滾筒直徑之間的數(shù)學(xué)關(guān)系計算滾筒高度；也可通過在搖臂調(diào)高油缸上安裝油缸行程傳感器，控制器根據(jù)油缸行程、搖臂長度及滾筒直徑之間的數(shù)學(xué)關(guān)系計算滾筒高度；還可通過在搖臂連接銷軸上安裝旋轉(zhuǎn)編碼器測得搖臂擺角，再根據(jù)搖臂長度、滾筒直徑計算滾筒高度。采煤機機身沿走向、傾向的起伏姿態(tài)可采用傾角傳感器分別進行測量，控制器根據(jù)傾角值調(diào)整采煤機底滾筒挖底量平衡機身姿態(tài)。記憶割煤的關(guān)鍵是精準(zhǔn)定位采煤機在工作面的位置，采煤機位置定位的方法主要是通過在牽引部低速齒輪上安裝傳感器，以及在減速齒輪上安裝磁體來測量低速齒輪旋轉(zhuǎn)圈數(shù)及方向，計算出采煤機行走位移值。采煤機位置定位方法還可通過在牽引電機轉(zhuǎn)矩軸上安裝編碼器，測量其旋轉(zhuǎn)圈數(shù)及方向，計算出采煤機行走位移值。2.2視頻監(jiān)控技術(shù)增強虛擬現(xiàn)實技術(shù)，構(gòu)建三維真實開采環(huán)境，模擬作業(yè)過程設(shè)備和采煤全過程，系統(tǒng)可與操作者互動，實時穿越所有空間，達到系統(tǒng)仿真的全部范圍。該系統(tǒng)可以確定空間狀態(tài)、管理物體的運動、識別物體、輸入和處理信息集、模擬自然現(xiàn)象、識別物體等。該系統(tǒng)的一個顯著特點是構(gòu)建了一個非常接近的三維環(huán)境。結(jié)合計算機在實際挖礦狀態(tài)下，顯示當(dāng)前挖礦狀態(tài)，一組設(shè)備運行參數(shù)，各種設(shè)備動態(tài)渲染，生產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)規(guī)劃等。實現(xiàn)了各類設(shè)備開采參數(shù)的評價和優(yōu)化目標(biāo)，這是生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。2.3智能裝備在設(shè)計液壓支架的過程中，需要將傳感器和控制器以及支架機械有效融合到一起，進而形成機電一體化的產(chǎn)品。這種方式既可以減少支架自身成本，同時還可以進一步提升支架的自動化和智能化運行。在過程中需要在監(jiān)控中心放置一臺遠程操作設(shè)備，然后在利用電液控計算機的主界面與視頻界面為核心要點，之后在以此控制液壓支架。目前，電液控制系統(tǒng)正在快速普及和發(fā)展，支架與采煤機也隨之實現(xiàn)了自動化操作。所以，支架遠程控制也應(yīng)以液壓支架為主體，然后通過人工干預(yù)作為輔助。需要注意的是，以往傳統(tǒng)的液壓支架在升降以后會影響到綜采工作面工作，甚至還會導(dǎo)致工作難以達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。針對這一問題的解決來講，應(yīng)借助判斷各個支架在綜采工作面中的實際位置來進行支架找直工作；其二為信息傳輸與連接。在時代快速發(fā)展的背景下，信息傳播速度也在不斷加快，需要加快信息輸入與輸入才可以促進煤礦企業(yè)長遠發(fā)展。在過程中可在綜采工作面中構(gòu)建信息系統(tǒng)，確保每一個工作環(huán)節(jié)都可以在掌控之內(nèi)。同時在井下作業(yè)中，也可以通過無線網(wǎng)來傳遞相關(guān)信息，實現(xiàn)信息傳輸與采煤系統(tǒng)的融合才可以強化綜采工作和采煤工作的質(zhì)量。2.4液壓支架控制技術(shù)在實際應(yīng)用的液壓支撐控制技術(shù)中，其基本原理就是在液壓支撐的各個部位配備了姿勢感應(yīng)器，同時利用感應(yīng)器來獲取姿勢信號，并把信號傳輸?shù)阶藨B(tài)控制器，這樣就可以始終保持在液壓之間達到正常姿勢，從而有效改善支架的支撐效應(yīng)，并避免了頂柱錯茬咬架的現(xiàn)象。通過對液壓支撐的姿勢進行全面監(jiān)測，可以合理調(diào)節(jié)液壓支撐的動作，始終確保液壓支架與圍巖相協(xié)調(diào)。3未來發(fā)展①對于執(zhí)行層來說，主要包含采煤機設(shè)備、液壓支架、帶式輸送機、泵站、刮板運輸機以及轉(zhuǎn)載機等煤礦綜采設(shè)備。②感知層包含裝備感知和環(huán)境感知，其中主要針對綜采設(shè)備的各項運行參數(shù)進行檢測，同時也針對感知層的環(huán)境進行激光掃描以及地質(zhì)勘探。③控制層也包含綜采控制系統(tǒng)，通過采煤機控制“三機”系統(tǒng)，包括供電控制系統(tǒng)和集成工業(yè)系統(tǒng)的控制。④分析決策層也包含由總裁設(shè)備的工況數(shù)據(jù)建立起的數(shù)據(jù)倉庫，還包括三維物理仿真技術(shù)和煤巖識別技術(shù)。在實際煤礦開采中，利用大量傳感器來感知狀態(tài)，利用激光掃描與可見光相機，對地質(zhì)數(shù)據(jù)進行全面感知，同時利用傳感器捕獲大量數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，通過三維可視化技術(shù)建立3D模型，同時進行工作面找直，最后將智能決策下發(fā)至綜采控制系統(tǒng)，實現(xiàn)良好的感知與決策一體化操作。4結(jié)束語智能化開采可以全面提升煤炭企業(yè)的采煤效率，其與傳統(tǒng)采煤技術(shù)相比較屬于多種采煤技術(shù)的綜合體。在科技技術(shù)快速發(fā)展的背景下，綜采工作面采煤也可以運用智能化技術(shù)，這是煤炭企業(yè)發(fā)展的一大趨勢。所以，煤炭企業(yè)需要快速實現(xiàn)綜采工作面的智能化發(fā)展，以保障自身的可持續(xù)發(fā)展。參考文獻：[1]和蘭根.煤礦智能化綜采工作面設(shè)計初步探究[J].能源與節(jié)能,2020(12):12-13+85.[2]王海濤.煤礦綜采工作面智能化開采探究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟,2020(20):19-20.[3]索文龍.