煤矿智能化建设探索与实践

煤矿智能化建设探索与实践

国世宇

国能乌海能源 黄白茨矿业有限责任公司 内蒙古乌海市 016040

摘要：时代的发展要求煤矿企业进行智能化建设，这种建设意义深远。国家能源集团经过20多年的努力，从顶层设计到标准规范，从建设到实践取得了很多的成绩。其在煤炭产业方面已经实现了自动化、信息化、智能化。利用互联网系统将各个关键部件进行连接，实现信息的及时传递，如果出现故障问题，可以及时进行调节与控制，同时做到故障自动报警与自动处理，进一步提高了刮板传送机的智能化技术。

关键词：煤矿智能化;智能开采;智能掘进;发展展望

引言 ：

本文通过剖析煤矿智能化建设的作用及存在的问题，从多方面介绍了国家能源集团推进这方面建设采用的措施，其经过从上到下的协同创新已经朝向高效绿色方向迈进。

1、煤矿智能化开采技术分析

　　1.1采煤设备智能化自动诊断技术

　　设备处于一个安全可靠的工作状态是确保采煤工作稳定高效开展的关键条件。因此，提高采煤设备智能化自动诊断技术是发展采煤项目可持续发展的重要途径之一。四维空间信息实时采集回馈技术和多信息源综合汇集模型可实现智能化采煤无人工作面信息收集、分析和总结以及虚拟场景再现，是当前采煤设备智能化自动诊断系统的关键技术。不同环境下，岩洞采煤状况是截然不同的，在恶劣环境下实现采煤设备智能化自动诊断技术的实时监测和预判，能有效地降低由于恶劣环境带来的不良损失。光纤传感设备耐腐蚀、耐高压，即使在易燃易爆的环境中也能正常运作，受电磁波干扰较少，具备高分辨率和灵敏度等明显优势，非常适合井下采煤设备进行测量、加速、变形、扭转、破裂等力学状态下的工作。把光纤传感设备技术应用到采煤设备智能化自动诊断系统中，在诊断设备中加入光纤传感网络，并且均匀分布，可有效实现智能化采煤设备对采煤设备故障的检测和诊断。

　　1.2智能液压支架

　　当今对于综采液压支架电液控制系统来讲，其是在生产支架之后增加的附加性产品，且未曾在液压支架的构造中切实融入，以后的支架产品需要在开始设计的时候就应用电液控制系统，从而有效地统一支架的机械构造、控制器、传感器等，确保支架变为机电一体化的产品，从而使支架的费用减少以及实现支架自动化水平的提升。

　　将一台液压支架远程控制台设计在监控中心，通过工作面视频与电液控制计算机界面作为辅助的方式，结合支架远程控制台远程性地控制液压支架。基于综采工作面液压支架上普及电液控制系统的影响下，伴随采煤机的支架实现了自动化地跟机，为此，支架的远程控制的主导是液压支架伴随采煤机的自动化运行，且辅助以人工远程干预。然而，自动降移升之后的液压支架难以实现“三平两直”的工作标准，还应对工作面中各台支架的相对区域进行判断，这样才可以使工作面支架的自动化找直实现。技术方式是结合工作面实时监控的视频，通过机器视觉技术对支架的相对位移进行及时地计算，从而确保根据标准来对齐工作面支架。

　　1.3煤岩自动识别技术

　　对具有放煤工艺的综采工作面而言，要实现工作面的智能化必须突破煤岩放落自动识别技术，建立煤岩放落的数学模型进行分析研究结合透明地质三维建模，加之信息技术识别控制算法为最终实现自动化放煤提供了可能。目前已经存在的就有二十多种煤岩分界传感系统，包括记忆程序控制系统、振动频谱传感系统等，但是这些技术仅仅停留在理论阶段，在实际生产中未能成功使用，由于井下错综复杂的煤岩环境条件，增大了煤岩分界面的辨别难度，使煤岩分界面无法准确判断，因此实现采煤机滚筒自动调高的关键是研制出精准并有一定分辨率的煤岩分界识别传感器。研究方向是深入研究组合式调高技术方法，国外机型采用最多的技术为记忆智能程控技术，同时在实际应用中最广，雷达探测技术是目前最有发展前景的技术。

　　1.4智能采煤机

　　根据不同采煤工艺的要求智能化采煤机能够智能切换工作模式。通过 MEMS 传感器技术收集到采煤机及其支架的工作状况和位置关系，从而预测采煤机的运行轨迹，根据预设的程序实现采煤机与其他设备间协同作业。由集控中心下达割煤任务后，采煤机根据自主学习程序储存的割煤流程自动运行执行任务，附属设备协同运行，随机人员进行轻微人工干预完成采煤作业。

　　1.5智能刮板运输机

　　刮板输送机智能化技术的主要实现目标有：软启动、刮板链自适应张紧、自动监控监测技术。首先，软启动的主要实现是通过电动机、变频器以及减速器进行协同调节，还有其他方式，例如电动机、减速器以及阀控充液型液力藕合器的协调作用等。优点是可以较好的实现软启动控制，可以保证设备的正常安全运行，但缺点是成本比较高，性价比低。其次，实现刮板链的张紧自调控，主要是可以将刮板链的状态信息进行感知和识别，然后将信息进行传输到PLC控制器，控制器对接收到的信息进行进一步处理与分析，然后通过智能化判断对刮板链进行状态参数的调控。利用互联网系统将各个关键部件进行连接，实现信息的及时传递，如果出现故障问题，可以及时进行调节与控制，同时做到故障自动报警与自动处理，进一步提高了刮板传送机的智能化技术。

　　1.6采煤设备智能化自动巡航技术

　　采煤设备智能化自动巡航技术包括了自动纠偏和自主定位两大技术，而这又是实现智能化采煤设备关键技术升级的基础。在复杂的煤岩环境中进行采煤，需要有科学的智能化采煤巡航技术作为指导，确保采煤作业过程的安全高效。20 世纪 80 年代，美国、澳洲、加拿大、德国等国家已经开始了金属矿体地下智能化无人采矿设备的调控导航技术研究并广泛应用于一些非煤矿山体的采集，带来了不错的工作效应。国内研发了地下铲运机智能化无人驾驶定位和导航系统，该系统集合了煤矿采挖加速度技术、实时线性加速度和角速度检测等三维立体巡航定位技术。

　　2 煤矿智能化开采技术的发展展望

2.1 智能装备技术

　　 进一步推进井下高速无线通讯技术、煤矿识别技术、自动找直技术的研究与开发，进一步加强井下网络的信息传输速度和设备的整体性能，确保整体装备的适用性和实用性。

　　2.2 智能导航技术

　　 通过计算机技术与导航技术的结合，对采掘设备实施实时定位，能够有效改善工作面的地质勘探和空间定位问题，并提高对于设备的智能化控制水平，从而做到安全监控和高精度开采。

　　2.3 智能机器人

　　 对于工作面的维护与管理来说，遥控智能机器人能够起到辅助工作的效果，利用性能相匹配的传感设备，并进行改装处理，便可以实现煤矿智能化工作面的自主化开采。

　　2.4 “三无”开采技术

　　 “三无”开采技术指的是无人、无巷道、无煤柱的煤矿开采新模式，积极推广智能化无人开采技术的研发，推进智能化开采技术的创新与发展。

　　2.5 智能化掘进技术

　　 加强智能化掘进技术的研究力度，提高掘进成套设备的整体协作性能与智能化控制精度，结合透明地质三维建模，创造更加协调高效的掘进工作面，实现无人化的煤矿掘进作业。

　结语

当前，为了适应时代的发展，我国对煤矿智能化建设高度重视，中煤集团作为央企要做好榜样，其要从实际出发，发挥出其自身的优势，推动这方面智能化建设，这是增强其核心竞争力的必然要求，同时也实现了全产业链的升级，并且加快了各个方面的发展，如生产、装备制造、设计研发等，这样才能正在引领煤炭行业走出低谷，朝向绿色、低碳方向发展。基于此，需要加大先进设备的投资力度，广泛提升信息化技术的应用，购置现代化机电设备，提高综采机电生产效率，降低故障的发生概率。积极与机电设备供应商建立长期合作关系，确保在煤炭生产中应用智能化建设，提高资源开采效益，促进煤炭企业的健康发展。

参考文献：

[1]孙继平,程加敏.煤矿智能化信息综合承载网[J/OL].工矿自动化:1-5[2022-03-22].

[2]张文康.基于煤矿智能化控制的掘进工作面成套装备技术研究[J].煤矿机械,2022,43(03):53-56.