我国煤炭综采工作面智能化开采探讨

我国煤炭综采工作面智能化开采探讨

1崔彦飞,2杨锦新

1内蒙古汇能煤电集团羊市塔煤炭有限责任公司一矿

内蒙古鄂尔多斯市 010499

2神木市锟源矿业有限公司 陕西省榆林市719315 

摘要：煤矿综采工作面智能化开采是未来发展的必然趋势,但由于当前我国综采工作面智能化开采处于起步阶段,所以加强研究这些智能化技术问题,确保智能化开采的技术满足要求,同时也要积极培养煤矿技术人员的综合素质,最终有利于更好地推动综采工作水平的全面提升。

关键词：煤炭；综采工作面；智能化开采

一、综采工作面智能化开采的关键技术

1.1位置校正技术

在煤矿开采工作面的有效推进工作中,地面平整度不足,往往导致煤矿综采工作面的相关设备因为液压支架问题而发生较为严重的偏离,因此必须及时校准出现的偏移问题。在校准时,必须校准采煤机的位置,也要及时评估预定位置存在的偏差性,经过反复的研究后使用惯性导航技术,才能精准获得采煤机的实时位置。而采用了一种位置测量技术后,对于是否会存在误差累积的问题,必须及时消除测量位置的误差,采用其他的算法调整位置,根据采煤机的实际位置进行对应的微调,可以做到有效校准。

1.2煤岩识别技术

针对煤岩识别技术而言,综采工作面智能化采煤时,能够有效区分岩层和煤层开采,然而在实际煤矿开采时,煤层与岩层的厚度不是固定不变的,导致采煤机在采煤时需要根据煤层的实际厚度进行调整,否则很难有效识别煤岩的分界面。在对煤岩的识别过程中,当煤岩的分界面有着比较大的误差时,还会导致采煤时因为切割岩石问题而出现较为严重的磨损,最终造成煤炭资源的严重浪费。而在煤岩识别技术中,效果最好的是热红外摄像仪追踪识别技术,可以很好地区分煤层和岩层,但热红外摄像仪追踪技术在现场工作中容易受到较大干扰,所以在使用这种技术时,必须做好现场管控,否则测量的数据会不够准确。

1.3故障诊断技术

当相关设备由于长时间的使用,受到施工条件及环境的影响后,设备会发生一定故障。逐个排查综采工作面智能化设备不够现实,必须及时诊断设备上的安装集成故障,才能及时显示出设备故障的区域和故障原因,有效提高设备的维修效率。对综采工作面智能化设备的故障类型进行诊断,使不同设备的故障诊断技术之间会存在很大的差异,也导致故障诊断很难有统一的标准。

1.4图像信息识别技术

图像信息是一种重要的信息识别控制技术,因此在综采工作面智能化控制的过程中,加强图像信息识别技术,有利于直观反映出真实的状态。为了更好地实现对智能化开采工作面的有效控制,就必须做好采集生产过程中图片信息的采集质量,这对煤矿开采的控制状态有着重要的作用。

二、针对三维精准地质建模技术的研究

2.1煤层精细建模

对比不同数据来源,分析煤层精细建模对钻孔造成的数据,经过分析对比后,利用各种不同的数据建立精细的煤岩层模型。煤层精准建模的数据主要来自钻孔数据表和地质工程图,两者的煤层综合数据可以实现对煤层的精细建模。因此在煤层的精细建模中,将这些信息利用数据代入底板高程库方式,能够给设计和生产提供较为精准的地质信息,用于对底板高程数据的任意加密需求。借助精细煤层建模技术,获取三维建模煤矿矿井钻探资料、工作面两帮及亲眼实测数据,利用实测图像可以获取对应的数据资料。

2.2三维地质模型运算

三维地质模型的运算通常包括实体与实体、实体与面、实体与面局部的运算等方式。而在实体与实体的运算中,借助交、并、差布尔运算系统,能够有效解决地质复杂体的问题,实现更好的建模需求。在进行实体和面运算后,将实体分为两个不同的区域,并将正面区域和反面区域进行封闭,可以分别在正面区域和反面区域上进行添加,最终生成正面体和反面体两个封闭的实体。而实体与面局部的相交中,在进行实体和面运算后,对于局部相交的实体封闭边界,在没有被完全分成两个部分时,通常不能与体内面组合生成两个单独的实体,借助单向拉伸的方式可以将实体加厚成一个封闭的实体或者面,才能拉伸这两个体内面向两边。

2.3三维模型数据的传输

在对三维模型地质的修正中,只要勘探到数据点达到一定的密度后,再利用一些符合地质规律的估值算法,就可以得到较为精准的煤层三维模型图,随后在对三维模型数据进行传输的过程中,通常系统会自动生成煤层顶底板边界,同时也能将数据通过以太网的传输方式给采煤机生成轨迹线。因此在利用雷达探测等技术获取现场地质数据而返回精细化建模系统中,采取自动优化数据的方式,可以形成更加精准的三维模型数据,满足三维模型的数据传输需求。

三、综采工作面智能化开采技术现状及问题

3.1综采工作面智能化开采技术现状

新时期，煤炭行业应紧跟人工智能发展潮流，充分应用技术工艺实现行业内的智能化开采，提高经济增长总量。煤矿智能化开采一方面可以降低人工劳动压力，规范开采流程，提高煤炭资源开采效率，充分发挥智能化开采技术的价值；另一方面则可以保障采矿工人的人身安全，规避危险隐患，减少安全事故的发生。中国煤炭行业经过漫长的发展，在开采方式上已实现了重大突破，呈现了从手工作业、半机械化开采到完全机械化、自动化开采的转变。但是，受技术、资金、地质构造等限制，自动化开采技术的应用程度还不够，仍处于初级摸索阶段，厚煤层还未真正实现开采的自动化。因此，综采工作面智能化开采技术还需要经历很长的发展历程，煤矿企业应积极实现向智能化开采的转变，通过引入现代化传感器，加大设备和资金投入，研发新型技术等措施加快智能化开采进程。

3.2综采工作面智能化开采技术问题

智能化开采不仅注重智能算法的应用，还强调硬件设备的适配和高水平信息化专业人才的支撑，但是这个条件恰恰是许多煤矿所不具备的，导致煤矿智能化开采进展较缓慢。一方面是因为当代青年对煤炭行业的认知较为模糊，社会各界未及时进行引导；另一方面是因为煤矿工作条件较艰苦，工作薪酬、晋升条件等对高水平人才的吸引力不够。另外，井下环境温度高、粉尘多、电磁干扰强，使得井下的硬件设备稳定性和可靠性不高，智能化控制不够精确。原因则是硬件设备生产厂家利用不同的信号传输协议收集信息，在数据转换的过程中很难实现集中控制，并且从安全角度出发矿井安装了防爆装置，这会对开采设备的运行造成干扰。这些都是当前综采工作面智能化开采技术所面临的急需解决的问题。

四、综采工作面智能化开采技术问题的解决措施

a)实现采煤机的定位和工作面的自动调斜。首先准确的采煤机定位是实现综采工作面智能化开采的前提条件。同时，为了保证支架和刮板机的受力处于平衡状态，还需要使工作面与液压支架保持平行。

b)建立稳定、高速、抗干扰的网络信息传输平台。因为在智能化开采过程中，为了保障采矿过程的正常进行，需要不断地采集周围环境的信息来进行控制，所以建立一个稳定、可靠的网络信息运输平台极为必要。

c)开发和应用数据库技术。在智能化综采过程中，井上和井下的传输数据量庞大，包括监测数据、图像、语音和视频数据等，因此需要更复杂、更精准的处理手段，例如加强对数据库技术的开发和应用，以实现对工作面信息的查询分析和应用。

d)引进高水平人才。高水平人才是应用综采工作面智能化开采技术的必要条件，因此可以通过优厚的薪资待遇等方式引进高水平人才为企业发展助力。

结束语

综上所述，综采工作面智能化开采技术对生产作业效率的提高、煤炭行业的转型、工人的安全保障等起着举足轻重的作用。但该技术的具体应用还存在着一定的问题，其发展将是一个必然且长期的过程。不管是国家，还是煤矿企业，都应积极推进智能化开采技术的应用，为行业的可持续发展贡献力量。

参考文献：

［1］王金华，黄乐亭，李首滨，等.综采工作面智能化技术与装备的发展［J］.煤炭学报，2014，39(8)：1418-1423.

［2］王虹.综采工作面智能化关键技术研究现状与发展方向［J］.煤炭科学技术，2014，42(1)：60-64.