引言
随着煤炭资源开采的日益深入，传统采煤方法已难以满足现代煤矿发展的需求，特别是在安全生产、效率提升和环境保护方面。山西平朔某煤矿在传统采煤过程中面临高人工成本、安全隐患及严重的环境污染问题。引入智能化采矿技术通过自动化和信息化手段解决这些问题，提升生产效率和安全水平。研究该煤矿的智能化对于推动技术进步、提升经济效益及促进行业的安全生产和绿色发展具有重要意义。
1综采工作面智能化建设方案
1.1综采工作面智能化建设技术架构
“3+4”技术架构是山西某煤矿综采工作面智能化建设的核心架构。该架构包括三个核心技术平台和四个支撑技术：首先，集控一体化平台整合监控、控制和决策支持系统，实现对矿井环境、设备状态和生产流程的实时监控与智能调度。其次，智能化电液控制系统通过先进电液控制技术，提高设备自动化水平和操作精度。第三，数据分析与优化决策系统利用大数据和人工智能技术对生产数据进行深度分析，为运营提供科学的决策支持。支撑技术包括物联网技术，通过传感器实现设备状态和环境条件的实时监测；云计算技术，依托云平台的计算能力进行数据存储和处理；大数据技术，优化生产管理和维护策略；以及人工智能与自动控制技术，结合算法和系统实现自动化操作和智能决策。
1.2综采工作面智能化建设控制体系
综采工作面智能化建设控制体系依赖于关键技术和策略，包括集成监控与自动化控制：利用多个监测点的传感器实时收集煤层厚度、瓦斯浓度、温度等数据，同时通过电液控制系统对关键设备如采煤机和运输带进行精准控制。数据驱动的决策支持通过集成并分析来自监控系统的数据，利用云计算和大数据技术识别风险点和性能瓶颈，开发基于人工智能的算法提供实时决策支持。安全与维护策略通过预防性维护减少意外停机，同时实施高级安全监控系统以确保矿工安全。用户界面和远程控制系统为操作人员提供直观的界面和远程监控能力，简化操作并增强对复杂情况的响应能力。
2综采工作面智能化建设关键技术
2.1综采工作面综合集控一体化平台技术
综合集控一体化平台技术基于集中控制和全面监视的设计原理，极大地提升了矿山的自动化和信息化管理水平。关键功能包括：1）集中数据管理，整合矿井内的所有关键数据，包括生产数据、设备状态、环境监测和人员位置信息，实现数据的集中存储与处理，确保信息共享和数据完整性。2）实时监控和控制，配备先进监控系统，实现与地面控制中心的无缝连接，允许操作人员远程操作设备并实时接收关键警告和状态更新。3）自动化决策支持，利用人工智能和机器学习分析大量数据，预测风险和效率瓶颈，提供决策支持以优化生产和应急响应。4）安全管理和应急响应，平台具备自动检测潜在安全威胁的功能，并能启动应急响应措施以保证安全。5）维护和性能优化，通过持续监控和分析设备运行数据，预测故障并进行预防性维护，提高设备运行效率。
2.2综采智能化电液控技术
综采智能化电液控制技术通过结合电气控制和液压系统的优势，显著提升设备自动化水平和可靠性。主要作用包括：1）精确控制和高效操作，电液控制系统通过控制液压元件如阀门和泵，实现设备操作的高精度，优化性能，提高工作效率，同时减少能耗和机械磨损。2）增强设备自动化，使设备能自动执行复杂操作，如自动调节采煤机的切割深度和速度，无需人工干预，从而提升生产效率并减轻操作员工作负担。3）实时监控和故障诊断，系统集成传感器和诊断工具，能够实时监控设备状态和性能，自动检测和诊断故障，减少故障率和维护时间。4）提升系统可靠性和安全性，设计有过载保护、紧急停机等安全特性，确保在潜在危险情况下设备和操作人员的安全。5）适应性和灵活性，电液控制技术的高适应性和灵活配置使其能有效地在各种矿井环境中工作，适应不同类型和规模的矿山作业。
2.3采煤机记忆割煤技术
采煤机记忆割煤技术是一种先进的自动化技术，用于优化采煤过程并提高煤炭回收率，通过自动记录和重现最有效的采煤路径和参数。关键方面包括：1）自动化路径规划，技术使采煤机能够自动识别煤层的厚度和硬度，并根据这些数据调整运行路径，确保煤层的全面和均匀开采。2）提高割煤精确性，通过应用以往的成功割煤参数，减少人为错误和操作不一致，提高煤炭回收率，并保护设备。3）优化煤层利用率，通过精确控制采煤机的深度和速度，特别适用于地质条件复杂的矿区，显著提升煤层利用率。4）减少维护和停机时间，精确操作减少设备故障和维修需求，降低维护成本，提高设备可用性。5）实时数据反馈和持续改进，技术能实时收集操作数据并通过机器学习优化采煤策略，适应不断变化的矿井条件，持续提升操作效率。
2.4三机自动调速技术
三机自动调速技术是涉及采煤机、刮板输送机和液压支架的协调运作，这种技术通过自动调整这三种设备的速度，提升了整个采煤工作面的运行效率和安全性。关键性表现在：1）协调一致的设备操作，确保设备间运行速度的完美匹配，防止机械故障和生产中断。2）提高生产效率，自动调节设备速度以适应实际采矿条件，优化生产速度。3）增强设备保护，防止过度速度运行，减少机械磨损和设备损害，尤其在遇到硬煤层时自动降低速度。4）优化安全操作，设备的自动调速能快速响应突发情况，如煤与瓦斯突出，增强作业面的整体安全。5）减少人工干预，减轻对操作员的依赖，减少由人为错误引起的风险，让操作员更专注于监控和控制复杂情况。
3智能化工作面实践应用效果
3.1应用情况
在山西平朔某煤矿实施智能化工作面项目实施后，应用效果显著展现：1）技术部署和集成，智能化技术部署涵盖了集成监控系统、自动控制系统及数据分析和决策支持工具，系统集成优化了煤矿操作流程，提高了数据利用率和决策效率。2）操作自动化，自动化水平的提升减少了人工干预，通过采煤机的记忆割煤技术、电液控制系统，以及三机自动调速技术实现了更精准高效的操作。3）生产效率的提升，智能化技术通过自动化和优化的设备运行显著提升了煤矿的生产效率，改善了煤炭的采掘速度和回收率。4）安全性增强，安全监控和预警系统的实施提升了工作面的安全水平，实时监测如瓦斯浓度和地质变化，并及时自动化应对，有效防止了多种安全事故。
3.2效益分析
1）经济效益，显著减少了人力成本和因人为错误导致的损失，同时自动化设备的精确控制减少了能源消耗和材料浪费，提高了采煤速度和效率，增加了煤炭回收率和总产量，直接增加煤矿总收入；设备运维成本降低，电液控制系统和自动调速技术减少设备故障率和维护频率，延长设备使用寿命。2）安全效益，实时监控系统和预警机制及时发现并响应潜在安全威胁，大幅降低重大安全事故发生率，减少工人在高风险区域工作时间，提高工作环境安全性。3）社会效益，提高资源利用率和减少废物产生，减轻了采矿活动对环境的影响，智能化和自动化的推广改善了煤矿行业的安全形象，增强公众对矿业安全与现代化的信任感，山西某煤矿的成功实践为同行业提供了经验和标准，推动了整个矿业向智能化、绿色化的转型。
4结论
本研究展示了山西平朔某煤矿综采工作面智能化开采关键技术的实施及其多维度效益。通过采用“3+4”智能化技术架构，实现了监控、控制与决策支持的集成，优化了矿山的生产效率和安全管理。智能化技术如电液控制系统、数据分析与优化决策系统等，不仅提升了操作精度，还增强了对复杂矿井条件的适应性与预防性维护。此外，通过系统化的技术集成，本项目明显提升了经济效益，增强了安全性，改善了管理流程，并对煤矿的环保与社会责任产生了积极影响。
参考文献
[1]钟凯.煤矿综采工作面智能化开采关键技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2023,(15):22-24.
[2]苏杰,王新坤.寸草塔煤矿综采工作面智能化建设关键技术研究与应用[J].煤炭科学技术,2022,50(S1):250-256.
