关于智能化煤矿掘进技术应用的研究

关于智能化煤矿掘进技术应用的研究

池冠群

中煤昔阳能源有限责任公司黄岩汇煤矿

摘要：通过在煤矿掘进中科学应用先进的智能化技术，可以弥补煤矿掘进过程中存在的缺陷。然而，煤矿巷道环境十分复杂，随着煤矿掘进作业越来越深入，其出现的不确定因素也不断增多，所以智能化掘进技术今后的发展方向必定是以无人化巷道掘进为主，当前的技术依旧需要进一步完善。可以尝试在煤矿掘进中科学运用完善的远程视频监控系统，使掘进机更加智能化，可以得到合理控制，进而确保系统以及设备都有相当高的智能化水平。

关键词：智能化；煤矿掘进技术；应用

引言

煤矿智能化是目前发展的趋势，其关键在于实现采掘智能化。重点分析了煤矿掘进系统的智能化建设，包括硬件方面和软件方面。在未来，可以参照这些方面进行改造。此次研究可以为煤矿掘进智能化的实现提供一定的技术指导。

1智能化煤矿掘进技术应用的特征

1.1煤矿掘进工作面智能化控制系统特征

煤矿掘进工作面智能化控制系统在处理中可以对各个系统进行集中式的串联处理。①通过PLC控制系统利用抗干扰设备进行处理，保障了装置的稳定性，增强了可靠性；②可以通过PLC技术集中处理多台设备，在一次停运后整个输送线会停止运转；③通过集中管理的方式实现对多个系统的视频控制处理。随着人们对资源需求的日益增长，传统的工作模式无法满足实际需求，通过现代化的方式进行处理可以提高工作效率与质量；④综合实际状况做好技术创新优化，提高工作效率与质量，优化设备的整体结构，推动智能化、自动化、机械化的发展。

1.2煤矿掘进工作面智能化控制系统功能

1.2.1智能感知系统

在煤矿掘进工作面智能化控制系统的支持下，通过人工智能、大数据以及物联网等现代技术手段，实现掘进设备的智能化升级优化。在多种技术的支持下了解掘进作业中瓦斯变化状态、截割对象的动态变化，了解风筒风速以及风量环境等异常信息、状态等，只有配合信息数据，才能支持掘进作用的有效优化。在智能系统的支持下了解掘进机械、皮带机械的运行状态，分析探放水以及瓦斯抽采钻孔的质量数据，为生产过程中产生的人机环数据的分析处理提供了平台与技术手段。

1.2.2智能决策系统

煤矿掘进工作面智能化控制系统利用智能决策系统可以实现对工程设计数据信息、作业过程中产生的人机环智能感知数据的分析与融合，根据煤矿掘进作业的各项规程要求，实现对系统异常状态的智能化识别，具有自动报警以及设备联动控制的智能化决策功能。

2智能化技术在煤矿掘进中的具体应用

2.1远程控制

远程控制系统采用多种传感设备感知现场环境（包括视频和设备数据），通过远程遥控、远程参数设置及地面一键启动等方式进行远距离操作。掘进机远程控制系统具体功能如下：（1）远程操作台应结构合理，移动便捷，远程控制台预留远距离和网络数据传输接口，支持远程数据传输，方便接入矿井环网。（2）满足掘进机本地操控、不低于40m无线遥控和不低于500m远程控制（或地面远程控制）三种模式的操控需求。（3）实现掘进机数据和工作面视频上传至远程操作台和地面调度室，系统在远端时显示掘进工作面环境图像、传输掘进机运行工作状态、油温、系统工作时间、截割计时、惯性导航系统上传的姿态方位角信息、巷道参数的设置界面、截割头轨迹在线监测、截割方式和功能选择。（4）智能化煤矿掘进技术的应用具备定位或仿形截割功能，主控制器通过自动截割算法实时控制截割头动作。对整机关键部件安装温度、振动、压力、位置等传感器，采集设备状态信息，智能化煤矿掘进技术通过大数据的分析判别设备的健康程度，与主控制系统并网运行，以供系统诊断与决策。

2.2自动化智能化截割技术

如果支护条件非常固定，只要运用掘进机智能化理论，就能达到自动化的截割以及装料等多个目的。实现自动运输和行走，其实，并不是十分困难的，所以，在具体实践中，应该对自动截割引起重视。因为掘进机有相当强的截割力度，容易对掘进机设备造成很大的反作用力，机体也不够稳定，容易在工作过程中产生严重的震感。因此，需要使掘进机更加稳定，在截割过程中掘进机底盘也是十分稳定的。一些厂家的掘进机拥有许多功能，其中包括断面监视等，然而，在掘进机截割中要掌握断面监视的重点内，对截割机以及截割头的各方面信息进行认真分析，比如，机体振动信息，还有位置信息等，以优化截割力，保证不管是截割力还是截割速度，都与有关生产要求相符。只要掘进后，就能设置相应的位姿测定设备，以动态的形式来科学控制掘进机实际运行过程中的位姿，如果掘进机存在跑偏以及倾斜等情况，那么，就要迅速将指令发出来，以科学调控掘进机位姿，保证掘进机可以稳定运行，而且使巷道截割更加干净，掘进作业也具有较强的连贯性。但是，需要多加注意的是，掘进机不能进行长断面截割，要在截割循环完成后，才可以支护。

如今，掘进机的支护工作是以人工支护为主，如果采取机械化支护手段，积极配合完成掘进机施工作业，可以显著提升支护效率。现阶段，我国仅仅有少数矿区使用先进的设备，如掘进机等，达到机械化支护的目的，然而，在实际生产中要确保空顶距离超过一套掘进机的长度，大部分的矿井都不符合该标准。因此，在设计掘进机过程中要确保锚杆机设计到掘进机内部，而且要集成两台锚杆机，以保证支护环节作业可以高效完成。在掘进机截割作业结束后，这时，锚杆机能够从掘进机内部从其前部转，进行支护，如果矿井条件允许，也可以再配置一台相应的运锚机。

3智能化煤矿掘进技术的发展趋势

3.1更加全面的智能化

目前的智能化是不全面的，只是初步的，主要体现在掘进机并不能实现完全自动化运行，在很多情况下还需要工人在井下集控中心内进行操控。造成这种现象的主要原因是工作面情况比较复杂，而现有的智能学习算法难以对这种复杂的情况做出最优判断。鉴于这方面原因，掘进机的运行并未实现完全的自动化，这使得巷道的掘进速度与传统的掘进方式相比提升并不是太大。因此，在未来应该加大智能算法的研发力度，使掘进机在没有人干预的情况下能正常高速运转。一方面，应该加快对现场复杂情况的收集与建模；另一方面，要采用智能算法对复杂情况下的掘进进行学习，以提高智能化水平。

3.2更加标准的智能化

由于目前煤矿智能化还处于发展的初级阶段，各个煤矿的智能化建设方案存在较大的差别。这些差别不仅体现在硬件方面，还体现在软件方面。造成这种现象的原因主要包括两方面，一方面是煤矿地质条件不同，另一方面是资金投入不同。虽然这种方案能满足当前矿井智能化的需要，但是不利于煤炭行业智能化水平的提升。换句话说，有的煤矿智能化方案并不能为其他煤矿的智能化提供相应的参考。因此，未来应该加快煤矿智能化、标准化建设，增强技术的通用性，这样可以加快整个行业的智能化进步。

结语

随着煤炭行业智能化时代的到来，中国许多矿井开始大力推进煤矿智能化建设，通过智能化矿井建设，提升煤矿的核心竞争力。煤矿智能化建设是一项复杂的工程，涉及许多方面。在煤矿开采过程中，掘进是面临的首要任务。为此，智能化煤矿掘进技术的应用对于煤矿安全高效开采具有十分重要的意义。

参考文献

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