煤矿综采工作面智能化开采技术分析

煤矿综采工作面智能化开采技术分析

高凯

国家能源集团神东煤炭公司榆家梁煤矿  陕西省榆林市  719000

摘要：智能化已经成为多个行业和领域的发展趋势。借助先进的电子信息和计算机系统，可以实现对生产工作的自主控制和智能判断，从而及时发现生产中的各种隐患和问题，确保生产工作的安全和质量。将智能化相关技术和原理应用于综采工作面，促进了采煤技术的智能化，提高了煤矿生产的质量和效率，对确保煤矿安全生产具有积极意义。

关键词：煤矿综采；智能化；开采技术

1综采工作面智能化发展的意义

综采工作面的智能化发展，强调在现有采煤自动化系统和技术原理的基础上，引入更先进的智能化技术原理，实现采煤作业的无人化，在有效提高采煤作业效率的同时，减少人力物力消耗。煤矿开采技术的智能化具有效率高、安全性好的特点。高效主要是指智能采矿技术的应用，它是基于所有煤矿作业过程的自动化。它不仅可以减少煤矿生产操作中的人为干预，减少人为失误，还可以满足高强度采矿作业的需要，从而提高煤矿作业的效率。安全主要是指实现煤矿开采过程的无人化和自动化，这不仅减少了井下作业人员的数量，实现了生产过程的自动化或远程控制，而且能够更及时地发现采矿作业中的安全事故隐患，有效地确保了人员的安全。

2智能化开采技术的主要瓶颈及应对策略

2.1 采煤机智能调高

采煤机根据煤层产状自动调整摇臂高度，从而准确切割煤层，达到精确采煤的效果。智能采煤系统的操作水平较高，采煤机摇臂的高度通过记忆切割模板进行调整。然而，由于自动切割仅基于固定的切割曲线进行，在实际工作中缺乏足够的适应性。例如，当煤层的赋存条件发生变化时，很难成功完成自动切割作业。

从控制逻辑上看，为了保证采煤机切割的足够精度，需要及时感知现场地质条件，确定煤与岩体的界面，准确确定煤与岩石的具体分布区域。然而，在实际生产中，煤岩体的赋存条件是不确定的，传统的红外探测等相关技术在这种环境下难以实现高精度，因此利用煤岩体界面识别进行高程调整在实际应用中缺乏良好的适应性。为了突破现有技术的局限性，有必要探索智能钻孔模型推导、切割曲线的智能拟合，建立更具适应性和灵活性的矿山精确控制机制。

2.2水工支护群及围岩适应性

目前，煤矿生产现场已经实现了液压支架组运动的自动化调整，但仍存在支架运动精度低等局限性。针对这种情况，有必要对现有的液压支护群进行改造和升级，以增强其与围岩的智能耦合和适应能力。具体技术策略包括提高液压支架的独立感知性能，增强支架状态的自适应能力（可根据工作面的开采情况进行调整，以确保支架状态始终有效），以及支架参数的智能调整，协同控制逻辑。围岩条件复杂。为保证水工支护群能有效适应实际围岩条件，可从以下几个方面进行相应的技术探索：

第一，智能控制。纵观目前的情况，智能控制的研究通常集中在单个液压支架上，对液压支架组的关注相对有限。具体来说，在实际生产环境中，工作面的开采压力存在不确定性。因此，为了实现对采煤工作面的有效支护，有必要加强对液压支护组的研究，把握重点研究方向，并取得相应的技术突破。例如：（1）研究了液压支架群支撑的阻力，探讨了该参数的变化规律。（2） 研究了液压支架群支护的支护参数分布及应力场。（3） 研究水工支护群与围岩的智能耦合条件。

第二，自主感知功能控制。目前，柱压力感知是主要的方法，在日常操作中有局限性，如检测工作环境和岩石损伤程度。有许多方面需要改进。因此，有必要在现有自主感知控制功能的基础上加强优化，如提高工作面自动监测水平，以有效测量俯仰/俯仰角；不断改进全液压支架的应力分析，特别是关键部件的应力，以确定其各自的应力特性；预测工作面超前压力，提高控制主动性。

2.3工作面直线推进控制技术

工作面的地质结构和推耳轴的配合间隙会对液压支架组的推压状态产生不同程度的影响。每次推送距离误差较小，随着推送操作的继续，会出现明显的累积偏差，导致各液压支架推送状态存在差异，协同操作效果较差。此外，刮板输送机的工作状态也缺乏一致性，可能会阻碍其直线前进，刮板输送机还可能出现弯曲等异常情况，严重影响工作面的正常生产过程。

目前，工作面直线前进尺度的确定主要通过拉线和红外光束来实现。在获得测量结果后，刮板输送机采用手动调直，难以实现较高的工作效率。针对这种情况，可以考虑应用惯性导航定位技术和激光对准技术，集成多种技术，实现工作面直线度的智能控制。

以惯性导航定位技术为例，其智能化特点突出，能够有效控制工作面直线推进状态。在具体应用中，陀螺仪主要安装在采煤机上，对其进行精确定位。随着采煤过程的进行，会及时记录切割情况，并根据收集到的数据绘制切割轨迹，以反映采煤机在特定时间段内的具体工作状态。如果轨迹显示采煤机的操作姿态不合理，则应校正推进行程，直到采煤机的推进轨迹恢复正常。

3煤矿综采工作面智能化的发展策略

为推动我国煤矿业快速发展，企业将未来技术及时融入综采工作面，将智能化与综采工作面有机结合。企业应做到以下几点：

3.1改进煤矿综合开采技术。纵观社会生产的许多领域，大多数生产企业都选择进行信息化和智能化转型。企业将生产流程与智能化相结合，在同一时间内提高生产效率，创造更大的经济效益。因此，煤矿采集行业也应及时完善煤矿综合开采技术，将智能设备应用到实际的煤矿采集生产过程中。由于智能设备的准确性和实时性，它们将在实际生产过程中发挥消除隐患和提高效率的作用。同时，智能设备也有利于生产项目的管理。清晰的数据分类节省了现场调查的时间，避免了人为疏忽造成的数据错误。

3.2企业要有创新精神和发展眼光。目前，我国综采工作面智能化还存在一些问题，但其发展前景不可估量。事实上，企业开发的综采工作面智能化技术越多，这项技术的理论体系就越全面。对于企业员工来说，煤矿综采工作面的智能化有利于形成现场管理的系统。由于煤矿作业规模大，仅依靠手动数据收集往往会导致错误。然而，智能管理系统将最大限度地减少数据错误的影响，并为后续生产流程规划提供准确的指导。

3.3实现煤矿综合开采工作的一体化和自动化。智能系统的必然结果是集成和自动化。在煤矿行业，如果生产系统能够自动化，将节省大量的采矿成本人力，并减少地下矿工的安全隐患。同时，机械生产与信息技术的融合将使煤炭开采总量有质的提高。智能系统带来的信息内容可以为煤矿作业提供大量帮助。企业应重视智能采煤工作面的不足，尽快实现采煤工作的一体化和自动化。煤矿综合开采企业要抓住时代机遇，紧跟智能化、信息化步伐，及时将现代技术融入煤矿综合开采作业，提高企业生产效率。随着时代的发展，企业之间的竞争规模也在不断扩大。只有敢于创新和改革的煤矿综合矿山企业，才能顺应时代潮流，带领中国煤矿业走向世界舞台，为中国未来经济发展奠定坚实的物质基础。

结束语

煤矿智能开采技术已从传统的采煤技术逐步向高产、高效、优质的综合方向发展。随着煤矿开采的深入和地质环境的日益复杂和恶劣，智能化和无人化开采工艺的创新，以及对新技术和新设备的投资，将大大提高煤矿开采的安全系数，确保煤矿的安全和可持续发展。

参考文献

[1] 煤矿综采工作面回采效率的提升途径及措施研究[J]. 许鑫飞.矿业装备,2020(02)

[2] 煤矿综采工作面矿山压力监测探讨[J]. 贾耀斌.当代化工研究,2020(12)

[3] 煤矿综采工作面冒顶原因分析及预防[J]. 李晋豫.石化技术,2020(05)

[4] 煤矿综采工作面提高回采效率技术措施研究[J]. 马龙飞.内蒙古石油化工,2020(11)