综采工作面采煤机定位技术研究

煤矿综采智能化工作面关键技术研究发布时间：2021-07-21T15:32:29.197Z 来源：《工程管理前沿》2021年3月第9期作者：焦志鹏[导读] 随着机械自动化技术、互联网技术的发展，智能化成为中国煤矿综焦志鹏华能扎赉诺尔煤业有限责任公司铁北煤矿内蒙古自治区满洲里市 021410摘要：随着机械自动化技术、互联网技术的发展，智能化成为中国煤矿综采发展的重要趋势，智能化的煤矿综采在保障安全、提升效率、技术升级等方面均具有积极表现。

鉴于此，主要研究煤矿综采智能化工作面关键技术，从煤矿综采智能化工作面的技术优势入手，分析现已投入应用的煤矿综采智能化技术，并进一步探讨尚未投入综采实践但未来发展前景广阔的智能化技术，目的是在智能化背景下提升煤矿综采水平，推动煤矿综采在智能技术的支持下转型升级。

关键词：煤矿综采；智能化；技术引言随着中国煤炭产能过剩情况的出现，煤矿企业的生存压力增加。

为了应对这种情况，必须要对煤炭行业进行改革，而减员提效是一种有效的方法。

中国的煤矿多是劳动密集型企业，技术含量低，而且安全得不到保障，现有的技术很难保证煤炭产量的继续提升以及开采的安全性。

在这种背景下，智能化开采技术被提出并被逐渐应用到煤矿生产中，使得煤矿行业向技术集约型企业转变。

由于煤矿的智能化开采涉及到很多关键技术，目前智能化开采技术只在少数矿区得到了应用。

为了加快智能化开采技术的推广和应用，应该攻克相应的技术难题。

1智能化开采技术发展现状20世纪80年代，美国和澳大利亚研发出了支撑掩护式液压支架，使得综采技术成为了煤矿井下开采的主流技术。

与此同时，液压支架开发的电液控制系统的应用，使得综采工作面的自动化得以快速发展。

1990年，德国率先推出了综采设备的电液控制自动化系统，实现了煤矿开采的程序化控制。

随后，澳大利亚和美国也开始研究煤矿开采自动化技术。

中国于2000年左右也开始研发煤矿综采设备的电液控制系统，例如北京天地玛珂电液控制系统有限公司、郑州矿机集团有限公司集团等。

煤矿综采工作面智能化开采研究摘要：现如今煤矿生产中综采技术应用日益普遍，这一技术具有较高的自动化水平，有效提高了煤矿的生产效率与质量。

随着综采技术不断发展，智能化技术的应用也不断增多，综采工作面的智能化开采成为重要发展方向，也已经取得积极成就。

本文总结智能化开采技术特点，分析综采工作面的智能化开采技术，探讨主要技术瓶颈以及应对策略，旨在提高智能化开采的应用水平。

关键词：煤矿生产；综采工作面；智能化技术；应用0引言综采技术应用质量与自动化、智能化技术水平有很强的关联性，在综采技术的基础上，积极应用智能技术手段，可以有效提高煤炭开采的智能化水平，使工作面生产效率与安全性进一步提升。

综采工作面迈向智能化是重要的发展方向，但是也会遭遇一些技术难题，所以必须加强技术探索，突破技术瓶颈，提高技术应用水平。

1智能化开采应用特点首先，智能化开采能够有效提升开采的整体效率。

与传统的开采技术相比，智能化开采采用更多的自动化手段开展工作，有效降低了人为因素导致的煤矿生产效率、质量、安全性问题，有助于各项开采活动规范性开展，确保生产连续性，提高单位时间内的产出。

其次，生产安全性高。

智能化开采有效降低了对人工的需求，工作面操作、运输活动更多是以自动化设备完成，可以实现远程控制，井下作业人员明显减少。

而各种煤矿生产事故基本都发生在井下，从而减低了出现人员伤亡的可能性。

加之各种自动化监控、管理系统的支持，可以故障预警、安全预警，引导疏散，进一步提高了事故应对能力，降低了工作人员的井下安全威胁。

2智能化开采关键技术分析2.1液压支撑控制这一技术能够在多种生产环境下保持良好的应用状态，如果工作面发生围岩变形问题，则顶梁会进入俯仰姿态，也能够有效对抗冲击以及倾斜。

液压支撑控制要发挥应有的作用，需要使用具有良好精度的姿态感应器，置于液压支撑处，收集姿态信号，通过姿态控制器来获取信号，结合信号代表的意义进行调控工作，充分发挥支架的支撑作用，防止出现顶柱错茬咬架。

采煤工作面智能化建设关键技术的应用研究摘要：煤矿智能化建设是当前煤矿行业发展的主要方向，采煤工作面的智能化是煤矿智能化中的重点和难点。

对采煤工作面智能化的研究现状进行了梳理，总结了采煤工作面智能化建设中的技术瓶颈，分别对环境与设备状态精准感知技术、采煤空间三维地质信息建模方法、采煤机高精度惯性导航定位技术、多源信息融合感知与智能交互技术、采煤设备系统协同控制技术、采煤智能化软件平台技术进行了分析。

以某煤矿智能化工作面系统建设为基础，介绍了采煤装备状态感知、工作面系统协调集中控制、采煤工作面设备故障诊断和智能化采煤系统安全保障等相关技术的应用效果。

关键词：智能化；采煤工作面；惯性导航；煤岩识别1引言煤矿智能化是我国煤矿信息化发展的趋势，目前，我国煤炭行业还处于煤矿智能化建设的初级阶段。

2020年初，为加快推动智能化技术与煤炭产业融合发展，提升煤矿智能化水平，国家发展改革委等八部委联合发布了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，指出了建设煤矿智能化是促进我国煤炭工业高质量发展的重要手段。

为了加快煤矿智能化的建设进程，国家及地方政府也都相应出台了相关的政策，各煤炭企业纷纷投入到煤矿智能化建设及改造升级中。

经过近年来的建设，国内各大型煤矿企业都积极开始推进智能化建设，已经在煤矿智能化方面取得了明显的成效。

2智能化采煤工作面关键技术关于智能化采煤工作面，相关专家进行了定义，指出了工作面生产设备包括采煤机、液压支架和输送机等设备应具备自主感知、自主决策和自动控制运行的功能，这些功能的实现要依靠物联网、大数据、云计算和人工智能技术的不断发展。

随着信息化技术的不断发展，为采煤工作面的智能化建设提供了条件，并在一定程度上取得了较好的效果。

在智能化采煤工作建设过程中，关键技术包括了环境与设备状态精准感知、采煤空间三维地质信息建模、采煤设备状态数据物联网采集、采煤机高精度惯性导航定位、多源信息融合感知与智能交互技术、采煤机设备协同控制技术和采煤自动化软件平台技术。

对煤矿综采工作面智能化开采技术的应用分析摘要：近年来，煤炭行业信息化、智能化建设步伐加快，智能化开采已成为大势所趋。

煤矿工作面、施工技术、劳动组织和安全措施等各种系统构成了煤矿智能化开采。

为了能够全面推进煤矿智能化开采技术水平，必须了解煤矿智能化开采中存在的问题和优势，积极探索未来智能化煤矿开采的发展方向，满足现代煤矿事业的可持续发展需求。

基于此，文章主要分析综采工作面智能化技术运用的现状、问题与解决对策。

关键词：煤矿综采工作面；智能化开采；应用引言煤矿智能化开采的推进不仅可以促进煤矿减员提效，还可以最大程度上促进煤炭行业的可持续发展。

其将传统的劳动密集型产业升级为技术集约型产业，具有较强的市场竞争力。

然而，实现煤矿智能化开采并不是一件容易的事。

一方面，现在智能化还处于起步阶段，缺乏相应的技术积累；另一方面，现在传统采矿专业的技术人才知识有限，很难满足智能化开采的技术要求。

本文从中国煤矿智能化开采的现状出发，对煤矿智能化开采的未来进行了展望。

1综采工作面智能化开采现状智能化开采过程中需要用到大量的信息。

如何保证信息在井下的高效传输，仍然是一个亟需解决的问题。

由于煤矿井下电磁干扰较大，很多电子设备干扰严重，实现信息的无线传输较为困难。

若采用有线传输，则需要在井下铺设大量线路，不但工程量比较大，而且后期不便于维护。

5G技术的发展可以为煤矿井下信息的传输提供一种新思路。

5G信息传输具有高带宽、低延时和抗干扰能力强的特点除了信息传输存在问题以外，采煤机的控制尤为关键。

要想实现采煤机的真正无人化控制，采煤机必须要具备高速的信息处理能力，能较为快速地处理需要控制的信息，并发出正确的指令。

然而，虽然有些功能在程序上是可以实现的，但是在实际上难以获取准确参数。

在智能化开采过程中，液压支架的工作阻力设定尤为关键。

但由于岩层运动规律的复杂性，很难找到一个合适的参数。

同时，如何在井下相对闭塞的环境下实现对采煤机运动状态的实时调整，也是个技术难题。

煤矿综采工作面采煤机智能开采技术应用试验研究摘要：近年随着人工智能、机器人等领域的快速发展，加快了煤矿智能化建设进程。

一直以来，煤炭开采效率、安全性和成本是煤矿企业关注的主要问题；同时，煤炭作为我国国民经济发展的主要动力，实现煤炭的安全高效开采对于经济发展和社会进步具有重要意义。

“智能化”是未来所有行业发展的趋势，煤炭行业也不例外。

实现煤矿综采工作面的智能化开采旨在根据工作面的地质条件、煤层条件以及瓦斯等情况，采用理论分析与实践经验相结合的方式实现对工作面煤层的智能化开采。

关键词：煤矿综采工作面；采煤机；智能开采；技术应用引言目前国内煤矿工作面的开采设备均处于机械化开采阶段，并逐步朝着智能化方向迈进。

而煤矿综采工作面采煤机的智能开采技术大多是基于对采煤机高精度的轨迹跟踪，包括记忆截割、人工远程干预两个方向。

1煤矿综采工作面采煤机智能开采技术应用背景薄煤层广泛分布于我国80多个矿区，工业储量丰富，可达98.3亿t，其中可采储量约为65亿t，占全部可采储量的20%左右，但是薄煤层的开采过程中，较大的劳动强度、极低的机械化程度和经济效益，导致各类矿区普遍存在弃采现象，造成了煤炭资源的浪费。

薄煤层产量仅占全国煤炭产量的10%左右，安全高效开采薄煤层是提高煤炭资源采出率的重要途径。

相较于中厚煤层和厚煤层，薄煤层开采有如下特征:①采掘空间狭小，设备运转空间有限，人员活动区域小，且易受地质条件影响；②人员在工作面行走、作业困难，劳动强度大；③作业环境恶劣，职业危害加大。

因此，需研发配套的智能开采技术，以此增加薄煤层开采的自动化程度，降低开采成本，增加开采效益。

智能化开采也是我国煤炭行业升级转型的必由之，目前，我国煤矿仍处于智能化开采的初级阶。

薄煤层的智能化开采是在绿色开采理念指导下，采用成套智能化采煤装备和人工智能技术，实现工作面规模化安全高效绿色开采。

随着综采工作面智能化开采向深水区攻关，行业提出了基于透明工作面的智能化开采设想，以增强煤层赋存感知、实现综采装备与开采空间融合关联、构建实时数据支撑的动态透明工作面为研究方向，达到综采装备的智能决策和自主执行。

综采工作面智能化开采技术研究摘要：近年来，我国在煤矿的智能化开采上在不断进行突破和创新，所用设备也越来越先进。

到2019年为止，我国所设置的智能化采煤工作面已经突破了200的界限，对人力的需求量在不断减少。

为实现矿井厚煤层综放工作面自动化开采，在自动化工作面建设中，提出了智能化工作面开采的控制系统和配套装备以及自动化工作面开采的采煤技术。

本文通过探究国内外煤矿智能化发展的情况、剖析我国煤矿智能化发展存在的问题，并针对煤矿智能化开采技术做深入思考，希望能够为我国煤矿开采智能化发展和产业的升级提供有力帮助。

关键词：综采工作面；智能化开采；技术要点中图分类号：TD47 文献标识码：A引言近年来，随着我国煤矿装备水平和开采技术的不断提升和发展，综采智能化无（少）人开采成套装备技术已在我国黄陵、神东、枣庄等矿区得到成功应用。

但由于我国煤矿井下煤层赋存条件变化大、地质条件较复杂，目前综采智能化开采技术还处于起步发展阶段，从而给智能化开采技术的推广应用造成一定限制。

如工作面支架及刮板输送机的直线性调整控制、采煤机摇臂高度智能调节控制、煤流负荷智能均衡控制、工作面人员精准定位等，这些智能控制技术还需进一步深入探索研究。

1 综采工作面智能化开采发展规划随着我国将煤炭绿色智能采掘装备列入能源装备发展任务之一，明确指出要加快研发煤炭智能化开采技术，力争做到机械化与自动化相结合并成功替代人工操作，避免将人置于危险工作环境中，鼓励煤炭工业也不断深入探索“互联网+人工智能+自动开采”的绿色开采新模式。

如今我国很多煤炭企业已陆续开始采用煤炭综采工作面智能开采技术，有效提高了煤炭开采量和开采效率。

按照我国煤炭综采工作面智能化开采的规划，未来大致会经过四个阶段，第一阶段主要以设备单机自动化为主，包括液压支架自动跟机、采煤机记忆割煤；第二阶段主要以设备工作自动化为主要特征，其中包含了工作面设备的协同控制、视频辅助；第三阶段以工作面数字化技术引入为主要特征，包含透明工作面＋自动规划采煤，最终达到第四阶段以综采设备自适应开采＋深度智能学习替代人工干预的智能化开采阶段。

综采工作面采煤机智能化技术研究现状摘要：目前我国经济水平和各行业的快速发展，我国煤矿行业发展也十分快速。

智能化工作面调试过程中，如果支架电液控制系统跟机自动化程序没有跟采煤机前滚筒及时移架和组合式动作拉架功能，则采煤机摆角传感器拉杆容易被大块煤挤压变形或断裂，严重影响智能化综采工作面控制系统的正常运行。

为解决上述问题，对支架电液控制系统自动跟机程序和采煤机摆角传感器进行了优化与改进，提出了支架自动跟采煤机前滚筒及时移架技术及组合式动作拉架技术，设计了一款新型不锈钢拉杆一体式摆角传感器，成功解决了液压支架跟机自动移架支护不及时、跟机自动拉架速度慢、丢架、拉架不到位、抬底效果不明显和采煤机摆角传感拉杆容易变形或断裂等问题；同时，确保了工作面安全生产，提高了支架跟机自动化使用率、效果和采煤机自动割煤使用率，降低了工人劳动强度。

关键词：综采工作；智能化技术；运用引言综采工作面的采煤技术属于一种有效的采煤技术之一，可以全面提升煤炭企业的采煤效率，其与传统采煤技术相比较属于多种采煤技术的综合体。

在科技技术快速发展的背景下，综采工作面采煤也可以运用智能化技术，这是煤炭企业发展的一大趋势。

所以，煤炭企业需要快速实现综采工作面的智能化发展，以保障自身的可持续发展。

1智能化综采工作面技术特征基于智能综采工作面的技术特点，主要体现在以下几个方面：一是液压支架的智能控制。

这部分主要包括多个方面，例如监测和控制支座与围岩的连接，长期观察表明可以确保综采过程的基础，达到智能调节。

最重要的是，可以改变过去传统的喷洒方式，达到智能操作的效果。

第二，在自主定位过程学习和智能操作的轨迹下，也可以有效避免过程中的一系列安全隐患。

第三，所应用的工作台面运输设备的最大特点在于具有电气软启动和负载特性，同时在实现故障目标诊断的同时，可以获得有效的通讯控制和自动控制。

2采煤机智能化关键技术的优化措施2.1采煤机运行环境状态感知采煤机运行环境包括外部环境和内部环境，外部环境主要包括采煤机所处位置的瓦斯浓度、通风情况等，内部环境为采煤机主要机构的状态参数。

综采工作面采煤机定位技术研究现状及展望摘要：煤矿井下综采工作面的自动化和智能化是实现矿井无人化、安全高效开采的关键步骤，也是发展数字矿山、提高矿井机电装备信息化和自动化水平的重要组成部分。

为实现综采工作面的少人化和无人化陪引，综采工作面“三机”即采煤机、刮板输送机和液压支架的智能化是关键技术之一，而采煤机定位是首先需要解决的问题。

关键词：综采工作面；采煤机；定位技术1采煤机常规定位技术1.1红外定位技术通过红外对射信号进行采煤机定位，具体原理：在采煤机机身安装红外发射装置，在液压支架上安装红外接收装置，采煤机运行过程中红外发射装置定向发射广角脉冲，液压支架上红外接收装置接收信号，对接收信号的强弱进行分析，从而判断采煤机具体位置。

但受底板不平整、粉尘及遮挡等影响，红外接收装置有时会接收不到采煤机上红外发射装置发出的脉冲信号，在自动化采煤过程中造成“跳架”现象。

红外定位技术在动态测量方面有很大局限性，并且安装复杂，总体定位精度不高，实际应用受到限制。

1.2超声定位将超声波发射装置安装在工作面巷道中，当采煤机经过时机身将反射超声波，根据各位置超声波传感器监测状态可确定采煤机位置。

但煤矿井下环境恶劣，如果工作面较长，超声波声衰较大，造成回波误差大，甚至无法收到回波，导致采煤机定位失效。

1.3齿轮计数定位齿轮计数法：对采煤机行走齿轮的转动圈数进行计数，将圈数乘以齿轮周长，计算出采煤机行程，然后根据液压支架间距推算出采煤机位于何处液压支架，从而确定采煤机在工作面的位置。

齿轮计数法只能检测采煤机一维运动，而采煤机实际运动轨迹是三维的，所以该方法只能估测采煤机在工作面的大致位置，并且齿轮计数误差会累加，加上无法准确获知液压支架间距，因此，该方法不能满足采煤机实时定位精度要求。

1.4无线定位技术无线定位技术是通过对接收的电磁波参数(包括传输时间、到达角、幅度和相位等)进行测量，采用特定算法来判断被测物体位置。

受煤矿恶劣环境影响，无线定位技术应用时存在定位数据不稳定的问题。