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《装备维修技术》2021年第13期煤矿综掘智能化开采技术研究 苏晓明
（陕煤集团神南产业发展有限公司，陕西 神木 719300）
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摘 要：伴随科技的不断发展，智能化技术逐渐应用到综采工作面中，这使得煤矿采煤效率有了很大提升。同时，鉴于采掘工作面是事故高发区，为尽量降低煤矿开采的事故率，确保采煤工作顺利进行，本文参考国内外先进技术，深入探讨了综掘工作面智能化开采技术，总结了其关键技术与今后的发展方向。关键词：智能化开采；综掘工作面；开采工序
引言
对于煤矿开采而言，采煤系统对巷道掘进和回采上所耗费的时间，以及在这其中的具体位置，对于不同煤层的具体情况各不相同，所以对应的巷道形式也各不相同。即使是存在于同一矿井中，其不同巷道采取的布置也各不相同。通过利用智能化联合采煤系统，能够更好地提高煤矿开采效率，为煤矿企业获取更多经济收益。
1技术现状分析
采煤机记忆截割，液压支架自动跟机和远程干预控制技术，是目前煤矿智能化开采技术的主要载体。除采煤机记忆截割技术之外，液压支架自动跟机和远程干预控制技术的发展程度较为成熟。采煤机记忆截割在实践使用的过程当中，仍存在不同类型的问题，而且这些问题的存在导致其在使用时不能根据煤层的变化进行自动调整。所以我国煤炭智能化开采的水平相对较低。目前国内外的煤炭智能化开采研究的学者及相关单位，针对采煤机煤岩识别技术进行了深入的探讨，并取得了较好的研究成果。从整体的情况分析，仍存在分辨速度较慢，在恶劣环境下的抗干扰能力相对较弱，以及辨识度差的问题，所以在进行实践操作时，煤岩识别技术的使用价值相对较低。在此背景之下，我们需要从另一角度出发，研究新的智能化技术，解决以上存在的问题。
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2煤矿综掘智能化开采技术
2.1采煤机与液压支架信息实时交互技术的开发
提高煤矿企业的煤炭开采效率，实现煤矿企业智能化开采技术的不断创新对企业来说就显得尤为重要。而在现有的开采技术当中，采煤机以及液压支架并不能够实现信息的实时动态共享，这就会很容易出现采煤机与液压支架不能够很好的进行配合，这就使得三角煤截割工艺得不到很好的实施，从而严重影响了煤炭开采的效率。而采煤机与液压支架信息实时交互技术的开发不仅可以实现两者之间信息传递及时有效，还可以使三角煤截割工艺得到很好的施行，从而提高企业的自动化切割水平以及煤
炭开采效率。而该技术更加注重设备之间的协调性，比如，当采煤机工作尚未完成时，液压支架会立刻接收到该信息，从而降低其自身的运转速度来等待采煤机运转进度与液压支架保持一致，之后采煤机以及液压支架共同进入下一工作流程，反之，如果液压支架工作尚未完成，采煤机也会立刻接收到该信息，之后降低其自身的运转速度来等待液压支架运转进度与液压支架保持一致，然后同时进入下一流程当中。
2.2综掘机记忆截割自动控制
结合综掘工作面现场作业条件，利用中央处理器、陀螺定向仪、超声波/位移/倾角/流量/压力传感器、红外发射/接收装置、电磁控制阀组等对综掘机的操作控制系统和电液控制系统进行智能化升级改造，使综掘机具备定位数据自动收集分析、截割运行轨迹自动控制、位置姿态自动修正调整等功能，同时利用警示报警装置可以实现故障报警或停机操作等功能。综掘机操作系统的升级改造主要是增设中央处理器、数据传输通信模块、远程操作控制模块等；电控部分改造主要是增设矿用隔爆兼本质安全型稳压电源、控制按钮、断电器等，液压系统主要是将手动控制阀更换为电液控制阀。通过对综掘机操作系统和电液控系统的改造，实现综掘机的自动截割操作、自动停送电和液压系统的自动控制功能。同时，在综掘机上安装超声波传感器，在机身内部安设陀螺定向仪，在伸缩油缸上安设位移传感器，在摇臂和铲煤板上安设倾角传感器，在进出油管端口安设流量传感器等元器件，可以实现对综掘机运行参数的实时监控。结合综掘机运行控制模式及作业方式，设定了2种控制模式，即自动操作控制和
远程手动操作控制，可以相互切换。记忆截割自动控制可以使综掘机按照预设的路线和轨迹进行运行，运行过程中可以根据工作面条件变化情况对自身位姿及动作进行及时修正或调整，其运行操作过程可以通过远程控制平台进行实时显示。
2.3采煤机自动化技术弯曲刚度
采煤机是整个智能化联合采煤系统中最重要的设备，自身对于自动化水平的要求较高。需要为其配备电压、电流、流量、压力等传感器。并且准确判断采煤机的运行位置、机身倾斜度，了解采煤机自身机身的具体倾斜情况。在此基础上，通过利用自动摇臂调高技术，来实现采煤机的有效切割。对于煤岩的自动识别而言，因为井下煤层的环境较为复杂，所以不能有效分析煤岩的具体情况，很多传统的识别方法都无法保证结果的准确。而智能化联合采煤系统则是通过图像识别，利用其中存在的摄像头来了解整个工作面情况，并且结合所安装的传感器来分析煤岩分界，控制采煤机的运行速度和滚筒高度。
2.4配套技术
配套技术是确保综采技术顺利推广的条件，其中包含以下几项关键技术，例如围岩探测及控制、综合防尘、视频监测等技术，尤其是大断面巷道围岩稳定机理及智能控制技术等。通常来说，综掘工作面端面跨度相对偏大，大部分是矩形，同时两帮以及顶板大部分是煤层，再就是围岩强度较低、受到多
方面的作用力，降低了大断面巷道围岩的稳定性，由此导致巷道支护工作难度加大。所以，进一步提高综掘工作面的掘进效率与质量，还需要加强对其稳定机理及智能控制技术的科研、攻关，确定合适的支护参数，从技术的层面为煤矿生产创造良好的条件。
2.5加强综采工作面直技术
在煤炭实际开采过程当中，煤炭表面的平整度以及液压支架的直线度对综采工作面是否稳定会产生严重的影响，这会直接导致产出质量以及产出效率，从而影响企业效益。因此，在实际煤炭开采工作中，为了使综采工作面的智能化以及开采工作运转的稳定性都得到进一步的提升，就需要对综采工作面的直技术进行改进、优化并加强。通过对综采工作面直技术的优化，并利用自动化的巡逻检查设备、导航仪以及热成像仪等设备仪器，来实现井下采矿作业全流程的实时动态监控，并对相关设备的运转情况，原煤炭矿石周围的环境等信息进行收集、加工、处理以及分析，监控系统根据最终汇总得出的结论，来控制综合工作面自动修正直，从而提高整个采矿的工作效率以及产出质量。
2.6在开展过程中应用智能探测技术
本地摄像头目前我国智能化煤炭开采技术的智能探测技术包含煤岩分界技术，煤矸放入自动识别技术以及超前探测技术。其中煤岩分界技术，通过使用单个天线和多普勒雷达进行脉冲发送和信号接收工作，当工作的信号接触煤岩时，信号将会逐渐减弱并反射回发射区域，这时工作人员可根据接收的信号区分煤矿。
工作人员在对接收的信号进行具体判断时，可通过反射波的波长和频率对煤矿与岩石之间的分界点进行判断。但是在具体使用的过程当中，反射波的波长和频率在传播时，会受到煤层的厚度以及透射波的影响。煤矸放入自动识别技术是对煤矿物的组成进行分析的一种技术，该技术利用分秒脉冲的电场进行材料结构的识别。超前探测技术具有精确度高的特点，而且它的使用范围非常广泛，不需要对物质的成分进行事前分析以及数据输入，在任何条件下都可以获得较为准确的数据。
结语
总而言之，对于煤矿开采而言，其工作较为复杂，需要从整体上对采煤进行分析。通过应用智能化联合采煤系统，就能够更好地解决在采煤中所存在的问题，节约采煤时间，保证采煤设备运行的稳定，实现设备的智能化运行，为煤矿获取更多的经济效益。铸轧
参考文献：
[1]张耀明．采煤机智能化控制技术优化[J]．江西煤炭科技，2020（03）：42－43+47．
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