綜采工作面智能化技術(shù)的應用現(xiàn)狀

高礦斌(陜西陜煤澄合礦業(yè)有限公司，陜西 渭南 715200)

0 引言

新時代發(fā)展為工業(yè)發(fā)展提供了原動力，自動化與信息化以及智能化已經(jīng)成為時代發(fā)展的支撐。在煤礦采煤工作開展的過程中，科學且合理地運用智能化采煤技術(shù)可以全面促進煤礦行業(yè)的進步[1]。另外，智能化采煤技術(shù)在綜采工作中的有效運用還能夠降低人員勞動力和勞動強度，進而節(jié)省成本的過度支出，需要注意當前智能化技術(shù)在綜采工作中運用的時間相對較短，仍存在諸多問題，需要對其進行分析和探索。

1 綜采工作面智能化技術(shù)的發(fā)展歷程

第一階段的綜采工作面智能化技術(shù)即為智能控制與遠程干擾的融合，實現(xiàn)了第一個液壓支架智能控制系統(tǒng)在采煤工作中的運用，同時還開發(fā)了智能化遠程操控采煤的平臺。液壓支架只能控制系統(tǒng)的感知力與控制力都相對較強，如：借助傾角傳感器就能夠感知到液壓支架的姿態(tài)、利用接近傳感器來感知護幫板收回以及通過高度傳感器來對綜采工作面進行全方位測量。其二階段的綜采工作面智能化技術(shù)的運用使用了航空激光陀螺儀，不僅打造出了準確度較高的導航系統(tǒng)，同時還探索出了高精密度的遠程傳感器與雙速控制閥。這些機械和設(shè)備可以對液壓支架進行全面控制，進而更好地解決綜采工作面直線度控制相對較難這一問題[2]。第三階段的綜采工作面智能化技術(shù)的運用已經(jīng)充分實現(xiàn)了煤炭資源開采的透明化發(fā)展，云計算技術(shù)與人工智能技術(shù)的快速發(fā)展不僅解決了復雜且繁瑣的地質(zhì)環(huán)境問題，同時有效提升了液壓支架的適應控制問題。同時，隨著科技的發(fā)展，煤礦井下采煤已經(jīng)實現(xiàn)智能化開采，地面一鍵啟動，井下完成采煤機、刮板機、皮帶機和三機運轉(zhuǎn)，無人值守自動采煤。

2 綜采工作面智能化采煤的關(guān)鍵技術(shù)與智能裝備

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

2.1.1 位置監(jiān)測技術(shù)

綜采工作面在智能化發(fā)展進程中，應實時確定與科學調(diào)整的采煤機的位置。在長時間的探索和研究中發(fā)現(xiàn)，慣性導航技術(shù)是自動監(jiān)測采煤機位置與導航的高效方式，該技術(shù)主要是通過加速度計算與陀螺儀來確定采煤機的實際位置，但長時間使用這種技術(shù)容易出現(xiàn)誤差。所以，應融合其他技術(shù)，以此作為輔助監(jiān)測，這樣可以全面降低誤差，例如可以使用閉合路徑算法。在借助位置監(jiān)測技術(shù)進行自動導航這一點十分重要，既可以規(guī)避人工作業(yè)，同時在大型工作面中智能化技術(shù)也可以全面替代人工作業(yè)。

2.1.2 記憶采煤技術(shù)

在工作工作面中，智能化機械采煤應在工作面中找出工作區(qū)域，然后在隨之全面控制采煤工作的整體水平面，最后才進行縱向切割。需要注意，全智能化的機械采煤對技術(shù)的要求相對較高。在綜采工作面智能化發(fā)展進程中，為規(guī)避和彌補技術(shù)層面的不足，可以通過記憶采煤技術(shù)來對機械設(shè)備進行控制。在過程中應讓專業(yè)人員來對采煤機械進行規(guī)范操作，之后智能操作系統(tǒng)需要對整個操作過程進行數(shù)據(jù)信息記錄，之后工作的開展就可以利用這一數(shù)據(jù)來進行作業(yè)。這種方式可以節(jié)省人力，但如果煤層出現(xiàn)變化，則需要及時進行調(diào)整和優(yōu)化[3]。

2.2 智能裝備

其一為智能液壓支架。諸多支架都會附著電液控制系統(tǒng)，但這類系統(tǒng)難以有效融入到液壓支架內(nèi)部中。所以，在設(shè)計液壓支架的過程中，需要將傳感器和控制器以及支架機械有效融合到一起，進而形成機電一體化的產(chǎn)品。這種方式既可以減少支架自身成本，同時還可以進一步提升支架的自動化和智能化運行。在過程中需要在監(jiān)控中心放置一臺遠程操作設(shè)備，然后在利用電液控計算機的主界面與視頻界面為核心要點，之后在以此控制液壓支架。目前，電液控制系統(tǒng)正在快速普及和發(fā)展，支架與采煤機也隨之實現(xiàn)了自動化操作。所以，支架遠程控制也應以液壓支架為主體，然后通過人工干預作為輔助。需要注意的是，以往傳統(tǒng)的液壓支架在升降以后會影響到綜采工作面工作，甚至還會導致工作難以達到相關(guān)標準。針對這一問題的解決來講，應借助判斷各個支架在綜采工作面中的實際位置來進行支架找直工作；其二為信息傳輸與連接。在時代快速發(fā)展的背景下，信息傳播速度也在不斷加快，需要加快信息輸入與輸入才可以促進煤礦企業(yè)長遠發(fā)展。在過程中可在綜采工作面中構(gòu)建信息系統(tǒng)，確保每一個工作環(huán)節(jié)都可以在掌控之內(nèi)。同時在井下作業(yè)中，也可以通過無線網(wǎng)來傳遞相關(guān)信息，實現(xiàn)信息傳輸與采煤系統(tǒng)的融合才可以強化綜采工作和采煤工作的質(zhì)量。

3 綜采工作面智能化采煤技術(shù)的運用現(xiàn)狀

3.1 綜采工作面難以達到工作要求

煤礦綜采工作面如果想要科學且有效利用智能化技術(shù)，那么保障綜采工作面平整這一點十分重要。需要避免綜采工作面建設(shè)質(zhì)量不達標這一問題，一旦發(fā)生這一問題就會導致運輸機回踩時出現(xiàn)下滑現(xiàn)象，這樣就會增加采煤風險，并且還會直接影響到工作效率的提升。人工采煤與自動化采煤整個過程綜采工作面的平整性都會直接影響到采煤工作的順利開展，為保障綜采工作面可以合理進行回采。且規(guī)避由于綜采工作面地質(zhì)環(huán)境不斷變化對采煤安全性產(chǎn)生的不良影響，需要在運用智能化采煤技術(shù)之前在周邊設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)，這樣不僅可以實現(xiàn)動態(tài)化監(jiān)管，同時還可以全面跟蹤了解設(shè)備的實際運行情況[4]。

3.2 通信平臺不統(tǒng)一

綜采工作面智能化采煤技術(shù)的運用可主要是以以太網(wǎng)的建立為核心要點的。但需要注意的是，在實際操作的過程中這一技術(shù)的運用依然存在較大的局限性，系統(tǒng)的構(gòu)建也并不完善。煤礦采煤整個過程中的信息傳遞都是借助過太網(wǎng)來實現(xiàn)的，并且采煤工作的開展需要重視和關(guān)注實時監(jiān)控信息的傳遞。但這一項技術(shù)并沒有全面發(fā)揮出自身作用，作用沒有發(fā)揮的主要因素即為系統(tǒng)建立階段對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的標準缺少完善的規(guī)定，這樣就造成了信息在傳播時出現(xiàn)延時或傳遞錯誤等現(xiàn)象的發(fā)生，進而為綜采工作的順利開展帶來諸多影響。

3.3 難以自動實現(xiàn)綜采工作面找直操作

智能化技術(shù)在采煤綜采工作面中運用的目標就是保障的煤礦開采工作實現(xiàn)自動化，不僅可以提升煤礦出煤率，同時還能夠促進產(chǎn)煤質(zhì)量。當前，諸多工作人員都在這方面做了很多工作，但存在諸多問題有待解決，例如難以保障自動找直工作面的精準度。因此，為全面實現(xiàn)智能化技術(shù)在綜采工作面運用時自動化效果得到全面實現(xiàn)，需要強化對這一技術(shù)的分析和探索。

3.4 工作人員的專業(yè)素質(zhì)有待提升

當前，我國煤礦產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展，但開采工作部分人員文化素質(zhì)相對有限，而綜采工作面智能技術(shù)的運用還需要高技能的工作人員，這樣才可以確保這一技術(shù)在綜采工作面中發(fā)揮出自身作用。在開展采煤工作時，相關(guān)技術(shù)人員需要對綜采工作面進行實時監(jiān)控，然后運用相應的措施來避免問題的出現(xiàn)。所以說強化工作人員專業(yè)技術(shù)水平是煤礦行業(yè)發(fā)展的重點問題[5]。

4 闡述綜采工作面運用智能化技術(shù)問題的解決對策

4.1 健全綜采工作面的自動找直與監(jiān)督控制

目前，對于煤礦開采工作來講，綜采工作面的施工操作環(huán)境相對復雜繁瑣，在作業(yè)過程中經(jīng)常會遇到諸多問題，而這些問題都有著極大的不可控因素。因此，為進一步降低和減少這些問題對煤炭資源開采與利用帶來的不良影響，工作人員應借助先進且智能化的技術(shù)來對煤礦綜采工作面進行全方位監(jiān)督與控制，長此以往，就能夠降低綜采工作面事故發(fā)生的概率。同時從工作開展的實際角度分析，綜采工作面現(xiàn)場設(shè)備多種多樣且場地相對狹窄，在這一背景下需要提升設(shè)備的使用率。在過程中為全面保障綜采工作的有序開展，工作人員可以利用智能化技術(shù)來對綜采工作面上的設(shè)施來開展實時監(jiān)督。這種方式可以優(yōu)化和完善綜采工作面以往傳統(tǒng)的監(jiān)督方式，通過先進的技術(shù)與設(shè)備不僅可以降低輸送機械和各類設(shè)備之間的使用差異，并且還可以全面提升綜采工作效率，同時還能夠降低環(huán)境要素對煤礦綜采工作面帶來的各方面影響。

4.2 全面實現(xiàn)對綜采工作面的交互式監(jiān)控

在煤礦綜采工作面中，涉及到的操作設(shè)備多種多樣，例如：采煤機、液壓支架以及傳輸機等。這項工作的開展應借助先進的技術(shù)，然后以此來對設(shè)備運行開展有效的監(jiān)督控制，這樣既可以發(fā)揮出各類設(shè)備的作用價值，并且還可以促進煤炭資源的開采效率，進而全面降低安全事故的發(fā)生概率。另外，在對煤礦綜采工作面進行監(jiān)督與控制的過程中，應重視和關(guān)注自身運用的技術(shù)形式，主要為以下兩種：一方面即為全景監(jiān)督控制技術(shù)。該技術(shù)能夠?qū)γ旱V綜采工作面的每一個點位進行切換與拼接，不僅可以對綜采工作面進行全方位監(jiān)督，同時還可以依照綜采工作面現(xiàn)場實際情況來調(diào)整監(jiān)控點位，保障現(xiàn)場真實的情況都可以在掌控之中。另一方面即為坐標測量技術(shù)，可以放置在采煤機與傳輸機以及液壓式支架等位置上，測量這些點位的實際運作情況，可以有效保障設(shè)備安裝的準確性。

4.3 強化從業(yè)人員的專業(yè)水平

在煤礦采煤工作中，為保障各項工作的順利開展，應全面強化工作人員的專業(yè)素質(zhì)與專業(yè)能力。同時，應強化對工作人員的招聘標準，以此來保障工作人員的整體質(zhì)量。煤礦企業(yè)還應定期對現(xiàn)有工作人員進行教育培訓，借助這種方式來使工作人員可以及時了解和掌握行業(yè)內(nèi)的實際發(fā)展情況與發(fā)展動態(tài)等，進而更好地促進采煤工作水平的提升，并且更好輔助綜采工作面智能化技術(shù)的運用[6]。

4.4 綜采工作面的智能化思考

綜采工作面智能化技術(shù)是在自動化基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，主要是以工作面無人化或少人化來作為發(fā)展目標，融合多種信息感知技術(shù)與數(shù)據(jù)信息傳輸方式來全面實現(xiàn)綜采工作面的智能化發(fā)展和自主化發(fā)展。對于綜采工作面初級智能控制來講，如果以遠程視頻監(jiān)控為信息感知手段和設(shè)備程序化控制為目標，那么就需要運用經(jīng)驗存儲與反饋控制等方式來實現(xiàn)綜采工作面的智能化功能。例如早在2008年西方國家提出了LASC技術(shù)，而在若干年后我國也隨之引入，并且對該技術(shù)進行了優(yōu)化，實現(xiàn)了對綜采設(shè)備遠程可視化監(jiān)督控制和記憶割煤，在諸多企業(yè)中進行了推廣運用，如國家能源集團寧夏煤業(yè)有限公司紅柳煤礦。

5 智能化開采的發(fā)展方向

首先，需要全面推進綜采智能化技術(shù)的進步與發(fā)展。當前，我國煤炭企業(yè)綜采工作面智能化技術(shù)的運用現(xiàn)狀不容樂觀，而這一問題出現(xiàn)的主要因素就是煤層的貯存情況較為復雜繁瑣，安全問題明顯。在科技技術(shù)水平快速發(fā)展的當下，也帶動了煤炭企業(yè)的進步，通過有效的管理方案與良好的政策支持，可以為智能化綜采工作面的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)[7]。

其次，從煤炭資源管理角度分析，需要加快管理進度，改革以往傳統(tǒng)的管理模式，應圍繞綠色生產(chǎn)來開展工作，更換傳統(tǒng)煤炭開采設(shè)備與模式，需要注意的是，之前所實施的智能化開采模式也需要進行合理調(diào)整，尤其是在我國煤炭綜采水平快速發(fā)展的背景下，想要穩(wěn)定市場份額，那么就需要煤炭企業(yè)開發(fā)屬于且適合自己的智能化綜采技術(shù)。

最后，應實現(xiàn)有限無人化開采。對于智能化技術(shù)運用到綜采工作面來講，有限無人化開采過程是一項十分重要的環(huán)節(jié)。在正常生產(chǎn)階段，不論是綜采工作面還是端頭部分，都需要全面實現(xiàn)智能化監(jiān)控，同時保障設(shè)備運行十分良好。在特殊情況時需要科學指導工作人員定期進行維護和管理，在特殊環(huán)境中確保無人化開采效果可以更加高效[8]。

另外，在面對綜采工作面煤層地質(zhì)條件時，相關(guān)工作人員需要對其進行精準探索。并且在這一基礎(chǔ)上構(gòu)建數(shù)字化模型，以此來為智能化綜采工作開展奠定基礎(chǔ)，這樣的方式也能夠為煤炭開采行為進行預判與修正。

6 結(jié)語

綜采工作面的采煤技術(shù)屬于一種有效的采煤技術(shù)之一，可以全面提升煤炭企業(yè)的采煤效率，其與傳統(tǒng)采煤技術(shù)相比較屬于多種采煤技術(shù)的綜合體。在科技技術(shù)快速發(fā)展的背景下，綜采工作面采煤也可以運用智能化技術(shù)，這是煤炭企業(yè)發(fā)展的一大趨勢。所以，煤炭企業(yè)需要快速實現(xiàn)綜采工作面的智能化發(fā)展，以保障自身的可持續(xù)發(fā)展。