摘要：近年来，我国对煤矿资源的需求不断增加，煤矿开采越来越多。智能化开采技术是深部煤炭开采发展的必由之路，通过分析我国综采工作面智能化开采技术及装备的发展历程，指出我国煤矿智能化技术和装备大都处于初级阶段，就其中的关键技术进行系统地阐述，包括工作面自动取直技术、煤岩界面识别技术、液压支架跟机自动化技术以及采煤机记忆切割技术等。本文首先分析了工作面集中控制系统结构组成，其次探讨了工作面液压支架支护质量要求，然后研究了综采工作面智能化开采的关键技术，最后就工作面顶板管理以及综采工作面智能化开采技术发展展望进行论述，以供参考。美颜棒
关键词：综采工作面；顶板支护；液压支架；支护；顶板管理
引言
在煤矿生产的过程中，顶板事故属于非常严重的事故。当前通常选用工作面机械化综采技术，当在掘进的过程中，工作面顶板往往会出现如下现象：第一，悬伸；第二，下沉；第三，断裂；第四，塌落等。由于掘进工作的进行，导致岩体结构、应力以及相应的平衡力
也发生了变化。假如不能对顶板进行有效地支护，那么将可能导致岩层出现不稳定的现象，从而给井下掘进工作者带来危险。此外，为了能够极大地提高采矿的效率，必须对顶板支护进行严格的管理，从而才可以有效地保护回采巷道的安全性。
1工作面集中控制系统结构组成
1）综采工作面机电设备安装的集中控制系统主要由地面远程操控系统、设备监控系统、三机联控系统、电液控制系统、顺槽集中控制系统、采煤机、液压支架、刮板输送机控制系统以及千兆工业以太网等部分组成。2）顺槽集中控制系统安装运输顺槽设备串车上，该系统主要由控制台、数据处理器、显示器、PLC控制器等部分组成，该系统主要收集工作面设备工况数据信号，并进行信号处理并进行相关指令发送。3）地面远程操控系统主要安装在调度室内，系统主要包括视频主机、监控主机以及服务器等部分组成，服务器内安装专用组态软件，通过该软件可直观地将工作面各类机电设备运行参数显示在视频主机上，工作人员可通过视频软件对井下设备参数进行了调校。4）电液控制系统主要由电液控换向主阀、压力传感器、行程传感器、支架控制器、开关、电缆、通讯器以及红外线发射监测系统等部分组成；红外线监测系统主要包括红外线发射器、接收器等部分组成，主要用于定
位采煤机位置。5）三机联控系统主要实现运输机、转载机、破碎机联合控制作用，该系统主要由位移传感器、摄像仪、倾角传感器以及精准推拉组件等部分组成，该系统安装在液压支架铰接顶梁上从而控制三机联动。6）视频监控系统主要将摄像仪安装再采煤机、液压支架上，工作面采煤过程中可将采煤机、刮板输送机运行情况、工作面堆煤情况、液压支架位置等视频画面上传至地面监控中心。
2工作面液压支架支护质量要求
为了在回采时保证支护的有效性，液压支架支护质量要求如下：（1）在现场对支架初撑力进行检测时发现，支架立柱柱底设置的机械压力表数值必须大于24MPa，而设置在支架位置的控制器压力表不能低于240bar。（2）将支架顶梁与顶板设置成为平行，同时接顶严密，这样能够有效地将最大仰角控制在±7°以内。（3）相结合支架配合较好，间隙控制在200mm以内，不能出现较大的差错。
3综采工作面智能化开采的关键技术
3.1工作面自动取直技术滚珠滑轨
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在工作面的推进过程中，为了使刮板输送机与液压支架保持良好的受力状态，必须保证推进过程中工作面成直线。为达到这一目的，需要结合地理信息系统，正确获知采煤机的位置以及运动参数，实现采煤机的自动导航，最终通过截割模型传输采煤机截割数据至液压支架电液控制系统，实现“三级联动”。实现综采工作面自动化开采必须要解决采煤机的位置监测这一难题，国内外对这一难题进行了多次尝试，认为惯性导航技术是解决采煤机位置监测、实现采煤机自动导航的有效方法。惯性导航技术相比于其他位置监测技术的导航精度高，但受限于长时累计误差，不能满足采煤机的自动导航，通过采用闭合路径算法对其系统误差进行补偿，能够满足自动导航技术的需求。
3.2电液控制系统
1）通过电液控制系统可对液压支架压力、位置、推进速度以及支架状态、采煤机位置进行监测控制，并可以实现单支架、多支架自动控制升降、前移等动作，操作人员通过软件修改工作面采煤工艺及相关参数，从而保证该系统适用于不同地质条件、采煤机工艺的工作面上。2）通过该系统监测工作面采煤机割煤深度从而判断支架推移速度，实现工作面自动割煤、自动移架推溜等动作，操控人员通过系统软件也可自行设定相关指令动作。3）该系
统可监控支架支柱初撑力情况，当监测到支架初撑力降低至设计值时，系统自动控制支架升架动作，防止支架卸压现象，保证支架具有足够的初撑力，提高支架支护强度。4）该系统对各类传感器接收的数据进行分析处理，并发出急停、闭锁、报警等相应动作指令，当监测到设备故障系统无法自动控制设备运行时发出警报，操作人员及时对故障进行处理。
3.3综采工作面过薄基岩顶板控制
综采工作面过薄基岩，由于基岩厚度相对较小，较易发生冒顶与切顶等情况，顶板坍塌之后，可能发生渗水透砂等情况，对综采工作面产生严重破坏影响。因此，需利用相应的方法，对顶板加以科学合理控制。以某煤矿为例，工作面回采位置，煤厚为2.5m，基岩厚度则介于2.5~12.2m，含水量相对较大，为避免出现损害等情况，采取如下控制：①以大耐受直角为主，保证支撑力符合严格标准，避免出现切顶情况。工作面所选用支架，耐受力标准可达8800kN，且设置有弹性顶梁。②预留厚度标准0.5m顶煤，实现基岩的有效加强。③厚度不超过8m基岩顶板位置，预先浇灌适量马丽散，确保松散结构能够更加稳定牢固，实现基岩厚度的有效增加，能够超过8m。④预先打孔防水，促使水砂实现有效分离，预防出现透水透砂情况。⑤强化支架处理，快速完成移架，实现对支架完成移动，保证支
架保持良好状态，接顶保证周密，称压力能够达到26MPa标准，有关阀门部分，可适当提高开启压力。海绵真空吸盘
3.4断层顶板支护
塑木型材掘进期间，顶板容易出现断层。若是发生此种状况，需要第一时间展开良好的整治，及时把支架挪动到适当的区域内，确保施工条件的安全性。并且必须第一时间展开支护，规避顶板掉落问题的发生。针对断层顶板进行支护期间，能够应用下列方式：①展开矿层切割前期，需要事先针对综采施工面顶板展开处理，防止由于掘进产生冒顶问题。②借助锚杆展开强化与加固。此种方式的应用条件比较独特，主要适用于硬度与压力较强的矿层中，能够通过锚杆展开加固。③管控矿层施工期间的高度。适宜的掘进高度，可以确保矿井开采工作良好的进行。若是掘进高度较高，可能造成支架不能碰触顶板，从而发生冒顶问题。
3.5视频监控系统
1）视频监控系统可将井下实时监控画面直观地显示在显示器上便于操作人员观看，操作人
员可根据需要随时调取工作面不同位置、不同时间监控画面，监控视频可存储在上位机内，便于事故调查。2）与传统工作面相比，工作面安装视频监控后，操作人员在地面可对工作面特殊地段内机电设备、支护情况进行观察，如工作面端头支护情况、工作面机头、机尾、转载、破碎机等位置堆煤情况，同时操作人员可控制井下摄像头实现自动切换画面。
3.6采煤机记忆切割技术
采煤机记忆切割技术能够实现采煤机在工作面对煤层的自动化切割。当工作人员操作采煤机割煤时，采煤机控制器会记录割煤参数并进行存储用以进行采煤机的智能化运行，智能化运行时，采煤机按照工作人员进行人工操作时的路线来进行割煤，当工作面地质条件发生变化时，工作人员可以就地或远程干预控制采煤机切割。由于煤矿井下地质条件复杂，系统记忆的切割路线会被干扰，采煤机无法正常运行，需要对路线重新记忆否则无法使用。同时，采煤机根据切割路线切割顶底板的煤时，会与顶底板岩石发生接触，但常常为提高采出率，往往会不采用人工操作的方式而是直接对煤层进行切割，容易造成截割齿的损坏。当前，采煤机记忆切割技术并不能完全适用于复杂煤矿地质条件，考虑到未来煤矿
智能化发展方向，应当实现采煤机根据工作面环境的变化自我调整进行自适应记忆切割，在提高采出率的同时减少对采煤机截齿的损耗，从而达到智能化开采的目的。
4工作面顶板管理
4.1加强对施工的监管力度
在回采时，工作人员必须发挥应有的作用，对产生的各种数据进行监测，加强事故多发点的检测。对检测到支护压力数据进行分析，进而能够有效地预测以及预防安全事故，进而达到科学作业的目的。
4.2转变智能化技术发展思想
当前煤岩识别技术无法短时间突破，采用采煤机的记忆切割技术仅仅是记忆之前的截割轨迹，并不能根据当前煤层的变化进行实时调整。因此可以转变发展思想，通过实施基于地理地质信息的透明工作面智能开采技术。根据已有的煤层数据、地质钻孔数据等建立初始透明工作面模型，通过雷达测高或激光测高技术对工作面煤层进行测高，描绘出采煤机的截割曲线，从而实现精准开采。医用泡棉
4.3做好顶板的监测管理
需要应用勘测设备针对支护流程展开顶板构造的监控与勘测，需要围绕监控位置展开科学的规划，从而能够良好的查看仪器的运转情况，随时了解顶板支护的操作状态，针对存在问题的位置展开合理的优化。
4.4不断健全管理机制，增强安全方面的管理
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