煤矿综采智能化技术研究
程化林 吴锦秀
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程化林 吴锦秀,. 煤矿综采智能化技术研究[J]. 煤炭技术研究,2024.8. DOI:10.12721/ccn.2024.157503.
摘要: 在当今的煤矿综采中,智能化技术已经得到了越来越广泛的应用。通过该技术的应用,不仅显著提升了综采工作效率、质量与安全,同时也进一步降低了作业人员的劳动强度,并为企业节约了大量的人力资源成本,这对于煤矿企业经济效益的提升有着关键性的意义。因此,在煤矿企业的综采作业中,一定要加强智能化技术的应用研究,并对其装备进行科学管理,这样才可以进一步提升生产效益,促进企业发展。
关键词: 煤矿综采;智能化技术
DOI:10.12721/ccn.2024.157503
基金资助:

前言:智能机械技术的发展和优化,极大地提升煤矿的采煤量、采煤速度和采煤率,进而使矿山作业向机械化、智能化方向发展,提升煤矿开采的安全性与效率。为有效适应安全、高效的煤矿开采要求,应加强对煤矿综采技术的探索,以智能化的理念为引导,加强硬件优化和软件配套,通过软硬件的共同配合,切实提高智能化煤矿综采技术的应用水平,以此来取得良好的煤矿开采效果。

1、煤矿综采智能化技术的基本原理

煤炭自动化开采,是指煤炭开采过程中,设备、系统在没有人或较少人的直接参与下,按照人的要求,经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制,实现开采的过程。在过去的十几年间,我国煤炭工业取得了惊人的高速增长,产量猛增的同时安全性也大幅提高。这离不开装备技术和自动化控制技术的发展。十二五以来,在国家863等重大项目的支持下,液压支架制造、采煤机自动截割、综采工作面智能控制等关键核心技术取得突破,为在煤矿“高配”成套装备奠定了技术基础,在自动化的基础上形成了现阶段可行的“无人操作、有人巡视”的智能化开采模式。

智能化开采是在机械化开采、自动化开采基础上,信息化与工业化深度融合的煤炭开采技术的深刻变革,是指在不需要人工直接干预情况下,采掘装备通过智能感知、智能调控、自主导航独立完成采掘作业的过程。开采过程中各个自动化系统的融合,实现有机统一、互联互调,才能称之为智能化开采,智能化开采具有3个方面技术内涵:①采掘设备具有智能化的自主作业能力;②实时获取和更新采掘工艺数据,包括地质条件、煤岩变化、设备方位、开采工序等;③能根据开采条件变化,自动调控采掘过程。当智能化采掘设备与自动调度决策集为一体,即为智能化开采工作面。我国先后攻克了综采成套装备感知、信息传输、动态决策、协调执行、高可靠性等关键技术,研制出具有自主知识产权的综采成套装备智能系统,成功在煤矿工作面实现了“无人操作、有人巡视”的智能化开采模式,工作面所有设备均由设在巷道及地面调度中心进行远程操控,该技术和实际应用效果达到了国际领先水平,引领了我国煤炭科学开采的发展方向。

2、煤矿综采智能化开采关键技术

2.1智能视频监控技术

对于煤矿综采模拟采矿系统而言,主要借助提升虚拟现实技术,进而建立起一个三维采矿环境,实现模拟相关运行技术设备以及采煤过程的目的。利用此系统,可以和相应的操控人员实现一定的互动,并能够穿越全部的空间到达该系统所模拟的所有区间内。依靠此系统,既明确了空间的状态、物体运作的管控,又可以辨识物体,准确输入与处理输入相关信息。这当中,最大的特点为建立了一个与现实十分近似的采掘三维环境,同时借助先进的计算机技术,能够清晰地呈现出采矿的情况,进而获取相关设备运行的相关参数、动态化图像等等,其中包含了相关设备的产能、间距以及时间等信息情况。

2.2识别技术

要想使综采更加智能,对自动识别技术进行研发是关键。工作人员应以煤岩防落所提出需求为依据,在建立数学模型的基础上,借助信息技术,确保算法得到有效识别与控制,只有这样才能使上述技术具备成功研发的条件。

现有煤岩分界传感系统的数量约为20种,例如,广为人知的振动频谱传感和记忆程序控制,上述系统尚未成功过渡到实践阶段,因此,其价值始终没有得到证实。而复杂的作业环境,使辨别煤岩分界的难度大幅提高,只有研发分辨率适宜的传感器,确保采煤机滚筒具备自动调高的条件,才能使上述问题迎刃而解。由此可见,如果条件允许,工作人员应花费更多精力与时间,对组合调高技术进行研究,借鉴国外得到推广和落实的记忆智能程控等技术,获得能够使我国煤矿作业所提出需求得到最大程度满足的识别技术,例如,雷达探测技术。

2.3智能液压支架

就目前所使用的综采液压支架来说,其内部的电液控制系统实际上并没有完全与液压支架结构达到完美融合。将电液控制系统真正融合到综采液压支架内部,实现传感器、支架机械结构以及控制装置等完美融合,实现一体式的液压支架结构,不仅可使支架整体生产成本得到大幅降低,还可以促使液压支架向着智能化方向发展。

要对液压支架进行远程操控,对智能化技术的远程控制体系的科学应用尤为关键。借助该技术能够在监控中心直接操控液压支架控制台,同时通过工作面的视频界面等便能够辅助完成远程控制等一系列操作活动。

2.4位置监测技术的应用

在通过智能化综采进行煤矿综采的过程中,需要对采煤机具体的位置实时进行确定与调整。目前,惯性导航技术是位置监测中的一项最常用的技术形式,通过该技术的应用,可以借助于加速度计算来实现采煤机位置监测,并为其提供导航。但是如果仅仅应用这一种技术,随着应用时间的延长,监测误差也会增大。基于此,在该技术的具体应用中,也需要结合一些其他的位置监测技术来使用,比如闭合路径算法的应用便可有效降低其误差,实现采煤机位置的准确监测。特别是在开采比较大的情况下,这两种技术的结合使用不仅可进一步提升位置监测精度,同时也可以有效降低人工开采程度,让智能化技术在煤矿综采中得以充分利用。

3、煤矿综采技术应用的发展展望

从当前煤炭生产的发展而言,煤矿综采技术的发展趋势主要以自动化控制为主,而零部件的不断改进和综合机械化煤矿技术应用领域的不断拓展,也是当前煤矿综采技术发展的主要趋势,只有不断对其进行研究以及创新才能为煤矿行业的发展提供帮助。

3.1 逐渐扩大适用范围

由于矿山地质条件复杂,煤层分布多变,综合开采技术在矿山的应用仍然有限,特别是在某些特殊煤层和地质条件下。如超薄煤层、急倾斜煤层等,综采技术在实际应用中价值不高,开采难度大,因此在综合机械化采煤技术中,采用相应的自动化辅助设备,能够有效提高开采的效率以及质量,为提高企业的经济效益提供助力。

3.2 持续研发自动化工艺

为了研发满足煤矿各种应用需求的自动化工艺,应尽可能地寻求建议,学习先进技术,积极参加国际煤矿设备展览会,进行现场研究等,了解当前国内外技术研发的差距,提高煤矿开采技术,提高采矿效率。同时要政策鼓励,推广自动化采煤技术的应用。此外,煤矿企业应加大对技术人员的研发投入,积极与高校合作探究自动化技术。同时技术人员要掌握工程理论知识,丰富自身的实践经验,针对采煤过程中出现的问题多与别人交流,汲取优秀人员的操作经验,为煤矿开采技术的研发积累经验。

3.3智慧煤矿平台建设

智能化煤矿功能要求与实际情况以及煤矿发展的需求相适应。煤矿多系统集成经营平台以煤矿为主体,具有信息感知、传感、智能等功能。利用集成的管理平台分析应用的商业逻辑,实现智能化的生产与员工管理的应用。同时构建智能煤矿的框架,全面覆盖煤矿的各方面,使煤矿工作更加透明。

结束语:前我国的煤矿智能化综采技术还处于初期研发阶段,还有很多技术难题并不能从根本上解决,还要加强传感、监测、控制等领域的研究,提高智能化控制水平,保证智能化综采技术得以有效的利用,让采煤技术有序的发展,让煤炭开采达到安全、高效、绿色、环保的要求,促进我国煤炭领域发展,对于社会进步做出贡献。

参考文献:

[1] 唐恩贤,张玉良,马骋.煤矿智能化开采技术研究现状及展望[J].煤炭科学技术,2019,047(010):111-115.

[2] 许小永,王建军.煤矿综采工作面智能化技术与设备的发展研究[J].江西化工,2020,(03):154-156.

[3] 徐建军, XU, Jian-jun,等. 煤矿智能化综采技术现状及展望[J]. 陕西煤炭, 2017, 03(v.36;No.168):23+54-57.

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