引言
智能化技术在煤矿采煤机运用中发挥着至关重要的作用,能够构建信息化、数字化、智能化的生产模式,自动化运行各个生产工序环节,有效解决传统采煤机运行中的不足和缺点,而且大大提高了生产效率、生产质量及生产安全性,降低了生产成本,实现了煤炭开采高效、安全、环保、绿色、节能等目标。
1煤矿采煤机概述
采煤机是煤矿综合开采成套设备中不可缺少的一部分,属于一种复杂性较强的大型系统,集合了机械、电气、液压等多种技术,能够有效提升煤矿生产的机械化、现代化水平。就实际情况来看,煤矿井下作业环境较为恶劣,复杂性很强,一旦采煤机出现运行故障会直接影响采煤作业的顺利进行,严重情况下甚至会引发安全事故,带来巨大经济损失。随着科技发展,智能化技术也进入到高速发展阶段,煤矿采煤机的智能化关键技术也取得重大成果。智能感知、智能切割、远程可视化监控等技术逐步运用在煤矿采煤机中,做到了智能化开采、智能监控、智能报警,有效监管煤矿开采作业全过程,大大提高了综采工作面的安全系数,保证了采煤作业的持续进行。具体来说,智能化的煤矿采煤机利用自动化、智能化实现少人作业,大大减轻了煤矿开采人员的工作压力和劳动强度,增强了作业环境的安全性和可靠性,避免了人为操作失误引发的安全问题,并且提高了煤矿开采效率和实际产能,减少了煤炭开采过程中的损耗,大大增加了煤炭生产量。
2采煤机智能控制关键技术分析
2.1采煤机状态感知技术
2.1.1采煤机定位感知
采煤机通过轴编码器监测摇臂摆角及行走速度参数，通过惯性导航器监测姿态与方位参数。随着更加先进的传感器技术的发展，设备参数的获取也越来越可靠，传感技术是智能化的感官，有着至关重要的作用。
2.1.2采煤机煤层界面感知
顶板和底板岩石分别发生下陷和上升，并且岩石层会混合在煤石层中，这些现象在煤矿开采过程中是经常发生的现象。煤矿开采中传统的煤岩识别手段主要有激光、伽马射线、雷达等。现阶段，多参数协同感知技术是应用的热点，逐渐被越来越多的煤矿使用。
2.1.3采煤机故障感知
传统的通过工作人员去到生产现场，并根据自己的经验来进行故障排查是低效的是影响生产进度的，存在较明显的滞后性。随着智能化时代的到来，采煤机的智能化也为故障的解决提供了更先进的方式和方法，能够做到快速排查故障，提高生产效率。
2.2采煤机智能切割技术
1)自适应牵引技术。进行煤矿综采作业时,受到截割阻力、截割状态、环境变化等因素的影响,采煤机截割任务很难持续进行,进而影响到煤矿综采效率。在自适应牵引技术的应用下,采煤机可根据实际情况合理调整滚筒,确保截割任务顺利进行,使得煤矿开采工作效率大大提升[5]。自适应牵引技术主要对主变频器转动情况进行有效驱动,依托主从关系带动从变频器的高效运行。恒功率截割牵引、截割路径规划连续牵引调节是变频牵引控制器主要的运作方式,煤矿企业可以根据自身需求合理选择。
2)记忆截割技术。现阶段,记忆截割技术广泛应用于采煤机中,实现了自动化截割作业。截割路径记忆、自适应调高、人工修正共同组成了采煤机记忆截割路径规划流程。①截割路径记忆。主要是对需要截割路径的参数进行有效记忆,收集整理数据后根据相应的规则处理数据。②自适应调高。主要是对采煤机截割滚筒的高度进行自动化调高。一般来说,采煤机主要借助于记忆截割路径开展自动行走和截割作业,当采煤机自动前进过程中,一旦煤层地质情况突然发生变化,那么采煤机的实际运行参数必然会与记忆参数存在差异性,此时就需要充分发挥逻辑传感器的功能作用,对采煤机的截割滚筒进行自动调高,以适应煤层地质变化产生的数据误差。③人工修正。在煤矿开采过程中,如果煤层地质条件所发生的强烈变化超出预期,截割滚筒就很难按照操作程序和操作指令开展自动化调高。鉴于此种情况,为了保证开采安全性,需要采取人工修正模式,由技术人员对采煤机进行远程操控,并对采煤机运行轨迹进行手动修改,确保煤矿截割作业安全高效进行。人工修正的结果会自动记录在采煤机系统中,这样后期开采过程中如果遇到同样问题,不需要人工辅助修正的情况下,采煤机就可以使用记忆截割技术自动调高截割滚筒。需要注意的是,采煤机进行第1次截割作业时,需要依靠人工操作方式对采煤机行走路径和截割位置参数进行设置,这样后续开采作业中,就可以直接按照原本设定的程序智能化运行采煤机。采煤机进行自动截割作业时,为了保证记忆精确度,通常使用关键记忆点和常规记忆点有机结合的方式。其中关键记忆点即人工操作调节的点,常规记忆点即采煤机可以自动化调高的点,这2种记忆点是采煤机自动截割和后续调高操作进行的可靠依据。当上述1次采样操作完成后,相关数据及参数就会详细记录在采煤机的传感器中,为后续运行自动截割的实现奠定坚实基础。
3)自适应调高技术。从实际情况来看,记忆截割技术是智能化采煤机持续运行的关键,但在煤矿开采作业过程中,煤层地质条件极有可能出现较大的变化,当处于此种变化状态时,如果采煤机依旧按照记忆截割操作指令开展截割作业,就会给采煤机截割部位带来严重损伤,大大降低生产性能,甚至还会引发安全事故,造成人员伤亡。为有效解决这个问题,避免安全事故发生,需要使用自适应调高技术,有机结合采煤机记忆截割与截割滚筒自适应模型,从而智能化控制采煤机,这样在进行煤矿开采作业时,采煤机不仅可以记忆截割高度,还能够结合地质条件变化情况自适应调高截割滚筒,确保截割滚筒高度适应煤层变化情况,进而为截割作业的顺利进行提供有力保证。
2.3远程可视化监控技术
煤矿井下作业环境较为复杂,环境空间有限,加上实际作业过程中存在很多突发状况,加大了井下作业的危险系数。为提高作业现场的安全管理水准,保证开采安全性和开采人员的人身安全,需要将远程可视化监控技术应用于煤矿采煤机中,优化整合煤矿井下安全生产相关数据,增强数据的可视化表现,便于开采人员能够更加集中注意作业危险区域。智能化采煤机远程监控系统包括本地远程控制系统、参数控制系统、传感器信息融合系统、电动机启停控制系统等,各个系统模块集成下高效完成数据采集、传输、异常预警、报警等相关监控工作。从实际运作情况来看,网络技术和各类传感器是智能化采煤机远程监控系统运作的核心要素,二者缺一不可,占据同等重要的地位。
结束语
随着我国社会经济水平的日渐提高，同时也给煤炭开采加大了工作量，因此需要煤矿开采技术向集约化、精细化转变，智能化技术是当今科技发展的热点，智能化也代表着更加先进的生产力，同时也需要更加全面和高端的复合型人才投入到煤矿开采智能化的进程中去。通过对采煤机智能化进行分析和研究，对其使用的关键技术进行了剖析，并对煤矿开采智能化的未来进行了探讨和展望，为后续研究提供了参考经验。
参考文献
[1]常伟.煤矿采煤机自动化与智能化技术探讨[J].现代工业经济和信息化,2022,12(11):325-326.
[2]韦跃辉.基于煤矿采煤机智能化关键技术分析[J].内蒙古煤炭经济,2022(20):36-38.
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[4]张为浩.煤矿智能化开采技术的创新及管理[J].内蒙古煤炭经济,2022(16):160-162.
