引言
为了满足发展需求，煤矿开采的力度和深度不断深入发展，这一发展趋势也使得煤矿开采工作的开展需要满足越来越多的条件。不同地区的地质条件不同，对煤矿开采工作的影响程度也大不相同。加之煤矿开采是高强度的地下作业工作，因此怎样克服复杂的地质条件带来的困难，无疑成为了煤矿掘进技术发展的重点研究对象。
1煤矿巷道掘进机智能化重要技术框架
就巷道掘进机来讲，其工作内容往往涉及多个方面，比如，掘进以及摆动截割等；包含很多工艺环节，比如，纠偏以及归底等。巷道掘进机的智能化要应用智能感知技术以及自拾音技术，这样才可以保证巷道断面自动成形。首先，智能感知主要包括状态、位姿等感知。其次，自适应作业主要包括自适应的截割以及纠偏等。对于巷道掘进机而言，位姿感知是其真正实现智能化的关键点，比如，动态荷载下的额位姿纠偏，还有机体位姿全参数智能感应等，就前者来讲，要对组合定位算法进行合理分析，补正捷联惯导系统位姿计算误差和测量误差，以确保位姿参数是精确的。就后者来讲，要建立以掘进机截割作业为依托的位姿动力模型，进而从不同的角度对截割荷载以及截割臂摆角等等进行全面分析。位姿纠偏应该根据掘进机类型和目前的位姿条件，对行走与俯仰位姿及其纠偏方法进行科学分析，从智能化的角度切入来加强掘进机位姿的纠偏以及管理。对于巷道掘进机智能化来讲，成形感知是核心，通常包括多个方面，比如，断面成形误差分析以及截割头自适应截割等。针对断面成形误差，能够应用多种技术来改变以及分析误差，而这些技术主要包括激光测距技术、数据测角技术等，对所有断面特征点的实际形态进行科学检测，科学构建两种误差模型，一种是巷道成形断面，另一种是标准断面，以充分了解各项信息，比如，断面的形态以及误差等，使巷道断面成形检测结果更加精确，为保证后续工作正常进行打下坚实的基础。截割头自适应截割能够构建相应的截割系统状态空间模型，对截割头的自适应截割管理方案进行深层次分析，针对截割运行参数的控制，要实现截割头自适应设计。一般来说，对截割头轨道以及设计以及跟进时，应该将煤岩识别功能当作核心。
2煤矿智能掘进关键技术探讨
2.1煤矿巷道掘进智能截割技术
我国大多数煤矿巷道掘进工程多采用悬臂式掘进机，导致煤矿巷道掘进智能截割技术主要以悬臂式掘进机综掘技术为主。针对智能截割技术的研究，近年来我国专家学者作了较多研究。通过建立悬臂式掘进机截割头的空间轨迹运动学模型，提出了截割头空间轨迹测控传感方法，研发出了煤巷掘进断面自动截割成形系统，为后来煤矿无人或少人机器人化智能掘进的研究奠定了基础。首次将巷道断面轮廓的概念引入巷道掘进工程中，并提出了掘进机记忆截割控制方法，其研究成果为后来煤矿无人或少人机器人化智能掘进的研究奠定了基础。针对悬臂式掘进机截割头不能自适应地对不同煤岩进行识别以达到智能截割的问题，提出了一种用于悬臂式掘进机的智能截割控制系统，即通过监测截割电动机的电流、转矩和转速3个指标来达到变频器速度档位切换的目的，这种将硬件、软件与截割控制技术相结合的方法对智能截割技术的发展有着重要作用。针对悬臂式掘进机横摆速度的控制进行了研究，利用Matlab软件中的神经网络模块建立掘进机横摆摆速、煤岩坚固性系数与截齿截深3者之间的拟合关系模型，进而研发出掘进机横摆智能调速系统。为了保障掘进机在掘进过程中的平稳程度，同时为了提高掘进机使用寿命，提出了一种“红外热像+记忆截割”的智能截割技术，该技术适用范围广，对巷道掘进智能截割具有重要意义。利用多种传感器信息，通过改进粒子群算法优化的BP神经网络，实现掘进机截割臂摆速的自适应截割。对于掘进智能截割技术的研究已由最初的记忆截割向智能截割方向深入发展，目前对于该技术的研究主要集中在煤岩自适应识别，通过多种传感器监测及红外热像等技术，结合多个指标的实际情况以提高自适应系统的准确性，部分学者还引入了神经网络法建立多个指标与截割臂横摆速度的关系模型，以达到自适应智能截割的目的。从近年来智能截割系统所依据的指标变化情况来看，指标体系不断优化完善，这对未来智能截割技术的研究有着重要意义。
2.2锚杆临时加固支护U型钢架法的应用
锚杆临时加固支护U型钢架法的作用是进一步稳定巷道结构，提高工程施工安全性的同时，保证工程质量。U型架在落差较大的断裂层带上能够很大程度发挥自身支护作用，在煤矿掘进工程中的辅助效果较好。当然，我国幅员辽阔，地质地貌情况复杂，根据不同地区的不同地质情况，施工人员也可以选择U型钢架和锚杆联合作用，尽最大能力使支架倾斜角在45°左右，再以此为施工基础，联合预紧系统，保证巷道施工的安全稳定，避免顶石滑落等施工问题的出现。
2.3断面自动形成和自适应截割技术
通常，巷道断面形状有很多种，比如，矩形以及梯形等，要想保证断面形状规格符合有关标准要求，而且不断提升作业效率，就要确保截割头的路径是S形。截割掘进机位姿状态将坐标系中断面检测系统的相对位姿准确计算出来，就要借助云图来科学分析误差，而且将截割轨迹和行走轨迹合理地设计出来，确保断面可以自动成型。同时，断面截割也能分成多种，比如，扫地以及刷帮等。其实，之所以进行扫地，其主要目的是为断面截割提供便利，有效控制因为底板煤岩长期累积而导致的偏差。刷帮是为了可以及时修正断面，进一步提高形成质量。而类S路径截割要确保截割断面不管是高度还是宽度，都尽量将误差控制在最小化。就断面自动成型技术来看，不管是巷道断面自动截割成形还是自动刷帮工艺，都是技术水平很高的手段。而就自适应截割技术来讲，要想确保截割参数与荷载始终保持在相对平衡的状态，就要借助人工神经网络技术来自动化科学调控昂截割头。
一般来说，在巷道断面中有相当多的煤矸石，截割过程中容易出现很多情况，比如，荷载突变等，针对小范围的煤矸石巷道断面，能够对截割速度作出适当的调整，如果煤矸石带范围相当大，那么，在巷道断面要尽量不要靠近煤矸石带，首先，可以截割别的煤岩。大范围煤矸石带的规避，在某种程度上，也可以为截割方式自适应带来全新的指导方向，然而，检测煤矸石带位置的方式也是需要面对的问题之一。
结语
总而言之，通过在掘进机中科学应用先进的智能化技术，可以弥补巷道掘进生产过程中存在的缺陷。然而，煤矿巷道环境十分复杂，随着掘进作业越来越深入，其出现的不确定因素也不断增多，所以智能化掘进技术今后的发展方向必定是以无人化巷道掘进为主，当前的技术依旧需要进一步完善。可以尝试在掘进系统中科学运用完善的远程视频监控系统，使掘进机更加智能化，可以得到合理控制，进而确保系统以及设备都有相当高的智能化水平。
参考文献
[1]杨泽宇.煤矿巷道掘进施工与支护技术探讨[J].矿业装备,2022(03):23-25.
[2]张厚全.煤矿巷道掘进支护存在的问题及改进方案研究[J].中国高新科技,2022(09):62-63.
