引言
我国煤矿资源十分丰富，特别是薄煤层的储量更是占据了已探明总储量的五分之一，因此，薄煤层也是我国各个煤矿开采单位的主要开采对象。但是，由于薄煤层在开采环境上存在一定的难度，工作面空间狭窄，所以采取人工开采的难度较大，使用机械设备开采的效率也十分低下，很难实现薄煤层的高效开采，这也就导致许多的煤矿企业放弃薄煤层的开采。近年来，智能化技术快速发展，随着智能化技术的广泛应用，在薄煤层开采上的应用也在逐步实施，要如何通过智能化技术提高薄煤层的开采效率成为了目前煤矿企业研究人员关注的重点。
一、筠连矿区九龙煤矿工作面概况
1.1 工作面概况
筠连矿区位于中国四川省宜宾市，是中国最重要的煤炭开采区之一。该地区共有六个勘探区，总面积为1700平方公里。矿区鲁班山北矿工作面的2#煤层厚度为0.8-1.2米。工作面走向长度一般设计在300米，在工作面倾向长度一般设计在100米，安装67架液压支架。工作面倾角最大为般为8°-10°；工作面机风巷均为异形断面，宽3.7米，高2.5米。
1.2 工作面主要设备情况
采煤机为MG400/870-WD，开采高度为1.25-2.48米，总装机容量为870千瓦。臂架为ZY9200-09-18D，为双柱液压臂架，承载力为0.99-1.06MPa。刮板机为SGZ764/320，装机容量为2×160kW。液压支架为ZY2800-09/21型支撑掩护式液压支架。
二、智能化开采技术应用
2.1 智能化开采设备选择
（1）薄煤层采煤机选择
根据薄煤层开采的高功率要求，在选择采煤机时可以考虑使用大功率高性能薄煤层电动牵引机进行智能化开采，既可以使得开采效率得到提高还可以提高采煤工作的稳定性。同时，在采煤机进行采煤工作的过程中，还可以减小机身的倾斜。在使用采煤机进行智能化开始时，还要使用相应的惯性导航技术，使得工作面设备可以有效的自动对中，然后以煤矿记忆切割等先进技术作为自动切割的基础，实现自动加速、减速、高度调整和下降等。
（2）液压支架选择
在开采硬、细煤层的过程中，往往需要使用液压支架来推动井下采煤，因此液压支架的性能直接影响到硬、细煤层的智能化开采，这就需要选好液压支架，选择双柱液压支架ZY2800-09/21，不仅可以提高支架的速度和稳定性，还可以减少液压元件的数量，用更小的设备实现更稳定的运行。一般来说，液压支架的中心距离可以固定在1.5米和1.75米。1.5米的中心距可以满足支架的宽度、最低高度和重量的要求，所以液压支架的中心距一般固定为1.5米。此外，还考虑了顶梁、底座和立柱的嵌套结构，大直径立柱的循环高度和膨胀率以及煤层的通风条件，然后对支护高度进行了适当设计。然后根据公式估算法、经验类比法和数字模拟法确定液压支架的运行强度。
2.2 智能化开采网络通信技术
工作面的以太网通信技术是以一个集成的千兆接入点为基础，形成一个以总体千兆以太网环网为主体结构，以多个局部以太网环为补充的通信网络平台--通过构建这个拓扑网络，充分保证了工作面有线网络的顺畅通信，解决了在一个或多个网络中断的情况下，单个环网无法传输断点之间网络数据的问题。在此基础上，将5.8GHz基站配置为无线接入点，实现工作面的无线WiFi信号全覆盖，并实现相互冗余，为工作面的无线通信设备创造一个无线宽带高速接入网络通信环境，对工作面的智能化设计起到了根本的支撑作用。
2.3 智能化回采工艺
工作面的设计是采用长壁法进行开采，顶板管理采用全塌陷法。输煤机根据预设程序智能地切割煤炭，液压支架根据程序智能地移动和支撑，综合泵站智能地计量和智能地控制频率。中央控制站可以设置为智能控制分机、综合智能控制和手动操作。工作面的初级生产周期的具体操作顺序如下。① 切割和装煤。电动牵引采煤机在存储切割模式下进行双向智能存储切割。每次的切割深度为0.6米，正面的滚筒向上切割煤炭，另一面的滚筒向下切割煤炭。整个高度都是一次切割，没有顶部或底部的煤。刀片以超过35米的距离被送入切割器的末端。刀片被送入机器的头部和尾部。部分截割滚筒从刮刀一侧落到煤壁附近的传送带上，其余部分由矿工搬运。刮板输送机在矿工和支架的牵引下随机器移动。② 转移支架。所用的有盖液压支架是电动液压控制的，可由智能根机移动和支撑。重新定位是在矿工后部滚筒后面的第六个长凳上，以0.6米的步幅一次完成。重新定位是按顺序进行的，缩回侧护板，降低立柱，拉动框架，提高立柱，伸出侧护板。③把传送带推开。输送机被推到十六号位置的输煤机后部滚筒后面。通过智能随动推送模式，三个支架同时被推送。当输送机处于待机状态时，推送被暂停。④用带式输送机推送传送带。转运机由末端支撑拉动，与输送机一起移动。矿工割完三节煤后，用手搬动输送机。
三、综采工作面监控系统研究
3.1 工作面监控层
在工作面是一个100米长的工业以太网网络，其中集成了接入器、光电转换器和交换机，可以在输煤机、液压支架、刮板输送机和其他设备之间进行信息交流，并控制斜坡上的监控中心。防爆监控器安装在液压支架的顶梁上，每个监控器可以监控多达六个支架的状态，聚光灯平行于工作面。三座塔楼中的每一座都配备了一个防爆监视器，以实时监测矿井工作面的状况，监视器的聚光灯方向与矿井工作面垂直。在采矿机的前部和后部安装了两个监视器，以监测采矿机的所有方向。监控滑道的中央控制是一个防爆服务器，通过它记录和处理工作面上设备的运行状态。工作人员可以直接在连接到服务器的显示器上实时观察工作面设备的运行情况，并依靠服务器进行记录和调度，还可以通过连接到服务器的控制台控制所有工作面设备。服务器还将信息从工作站传输到地面控制中心，而地面控制中心的控制信号则从服务器传输到设备。
3.2 地面监控层
地面调度中心位于矿区的表面。地面监控系统可以通过一个按钮来集中启动、关闭和控制地下设备。调度中心配备了一些显示器，显示工作站的实时视频数据和设备状态信息。调度室的技术员在与井下人员的实时联系中进行检查和调度操作。同时，从地下传输的设备运行信息也被储存在日志文件中。
四、总结
总而言之，薄煤层作为我国主要的煤矿资源之一，通过智能化技术提高采矿设备以及工艺的智能化程度，实现对采矿区域的远程控制和高效采集。智能化采矿技术的应用不仅可以减少矿区人工的投入，还可以充分保证采矿人员的人身安全，为今后实现全过程自动化智能化采矿奠定良好的基础。
参考文献
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