综放工作面智能化开采关键技术研究

《装备维修技术》2021年第13期煤矿综掘智能化开采技术研究苏晓明（陕煤集团神南产业发展有限公司，陕西 神木 719300）摘 要：伴随科技的不断发展，智能化技术逐渐应用到综采工作面中，这使得煤矿采煤效率有了很大提升。

同时，鉴于采掘工作面是事故高发区，为尽量降低煤矿开采的事故率，确保采煤工作顺利进行，本文参考国内外先进技术，深入探讨了综掘工作面智能化开采技术，总结了其关键技术与今后的发展方向。

关键词：智能化开采；综掘工作面；开采工序引言对于煤矿开采而言，采煤系统对巷道掘进和回采上所耗费的时间，以及在这其中的具体位置，对于不同煤层的具体情况各不相同，所以对应的巷道形式也各不相同。

即使是存在于同一矿井中，其不同巷道采取的布置也各不相同。

通过利用智能化联合采煤系统，能够更好地提高煤矿开采效率，为煤矿企业获取更多经济收益。

1技术现状分析采煤机记忆截割，液压支架自动跟机和远程干预控制技术，是目前煤矿智能化开采技术的主要载体。

除采煤机记忆截割技术之外，液压支架自动跟机和远程干预控制技术的发展程度较为成熟。

采煤机记忆截割在实践使用的过程当中，仍存在不同类型的问题，而且这些问题的存在导致其在使用时不能根据煤层的变化进行自动调整。

所以我国煤炭智能化开采的水平相对较低。

目前国内外的煤炭智能化开采研究的学者及相关单位，针对采煤机煤岩识别技术进行了深入的探讨，并取得了较好的研究成果。

从整体的情况分析，仍存在分辨速度较慢，在恶劣环境下的抗干扰能力相对较弱，以及辨识度差的问题，所以在进行实践操作时，煤岩识别技术的使用价值相对较低。

在此背景之下，我们需要从另一角度出发，研究新的智能化技术，解决以上存在的问题。

2煤矿综掘智能化开采技术2.1采煤机与液压支架信息实时交互技术的开发提高煤矿企业的煤炭开采效率，实现煤矿企业智能化开采技术的不断创新对企业来说就显得尤为重要。

而在现有的开采技术当中，采煤机以及液压支架并不能够实现信息的实时动态共享，这就会很容易出现采煤机与液压支架不能够很好的进行配合，这就使得三角煤截割工艺得不到很好的实施，从而严重影响了煤炭开采的效率。

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。

煤矿综采智能化工作面关键技术解析摘要：以传统装备为基础，根据其运行特性融入智能技术，建立起煤炭开采智能化模式，为开采活动的开展创设更多良好的条件。

在煤矿综采工作面智能化的发展过程中可能遇到各式各样的技术难题，有必要加强在此方面的探索，突破技术瓶颈。

关键词：煤矿；综采智能化；工作面；关键技术引言煤炭是我国重要的能源之一，在未来一段时间内，煤炭还将继续占据世界能源的主要地位。

信息技术对煤矿行业的发展产生了深远影响。

煤矿智能化，是适应信息工业革命发展方向与趋势的重要技术。

1煤矿智能化开采的定义和应用价值煤矿智能化开采是对矿山资源、生产人员、材料设备、外部环境等进行数字化，实现煤矿生产过程中一切信息可以自动采集、实时传输、全程可视、标准运行、自动操作等，使得煤矿生产可以像智能机器一样实现自我识别并进行决策，实现生产系统高效运营，降低企业运营成本，提高生产效益。

这种将煤矿现有生产方式转化成高度网络集成化、数据智能化的生产方式越来越受到煤矿生产企业的重视，成为煤炭产业发展的趋势所在，煤矿智能化开采核心在于采用高新技术和装备，解决煤矿生产、经营问题。

党的十八大提出加快信息化和工业化融合，走一条新型工业化道路。

煤矿智能化开采是高新技术与煤炭工业的深度融合，取代井下生产工人的各种作业行为，达到煤矿减人、高效生产的目的。

煤矿智能化开采是新一轮产业变革的产物，是经济社会发展的必然业态，代表了煤矿新的发展方向，开创了煤矿生产新的发展格局，推动了煤矿企业高质量发展。

煤矿智能化开采从根本上改变了煤矿传统的以人为主的生产方式，促进煤矿生产由劳动力密集型向人才技术密集型转变，促进煤矿企业效益提升，确保煤矿企业生产安全。

2煤矿综采智能化工作面关键技术解析2.1综采工作面“装备+智能”开采模式综采工作面“装备+智能”开采模式是指以采煤机、液压支架、刮板输送机单机设备智能化为核心，单机间联动、闭锁控制技术简单叠加的控制模式。

国内煤矿综采工作面“装备+智能”开采模式经历了机械化-自动化-智能化三个阶段，最初在引进国外成套装备的同时发展国产采煤装备的机械化，实现了由炮采到普采的转变，初步实现了综采机械化。

煤矿综放工作面智能化开采系统的应用分析摘要：在煤矿中，综放工作面的智能化越来越先进。

目前中国煤矿开采已经开启了智能化模式，煤矿智能化开采是将人工智能、物联网、大数据分析、云计算等先进技术与煤矿井下生产设备、地质情况等进行融合，形成了生产设备全面感知、自主学习、及时预测、动态决策的机器智能系统，实现了煤矿采煤工作面生产流程全自动化，达到了煤矿井下生产“减人增效”的目的，保障了煤矿生产的本质安全。

本文就煤矿综放工作面智能化开采系统的应用进行研究，以供参考。

关键词：综放开采；智能化技术；远程控制；综放设备引言在我国现有煤炭储量和产量中，厚煤层占比达到40%以上，是我国开采的主要煤层。

目前厚煤层开采有多种方式，其中综放开采是当前开采的主要方式之一。

传统的综放开采工艺人员投入多、劳动强度大、作业环境差、安全系数低，严重制约矿井安全高效发展。

推进综放工作面智能化建设、提高综放工作面智能化开采水平可从根本上解决上述问题。

1煤矿智能化开采的含义将智能化开采系统运用到煤矿开采过程中，可以使煤机装备实时感知井下的复杂环境与变化，然后对控制参数进行相关调整。

在煤矿智能化开采过程中，智能感知、智能决策及智能控制非常关键。

煤矿智能化系统就是以自动化装置为重点，结合具有现代化特点的理念与思想，对矿山的开采信息进行收集，而后再应用网络将数据进行集成，利用智能化操作提供高质量的服务。

智能化设备可以自主地方式进入学习过程，且其决策能力也极强，能更好地感知和分析问题，并自主修正，即使将其运用到复杂性的条件和环境下，它也能制定出科学性、可行性较强的开采计划与方案。

结合环境产生的不同变化，智能化开采设备可发挥出自身的作用和优势，真正实现智能化开采的目标。

在复杂的条件下，智能开采设备也可以进行无人开采。

2煤矿综放工作面智能化开采系统的应用2.1系统架构整个系统按三层结构搭建，第一层为工作面设备层，包括工作面综采涉及采、运、支设备与动力供应设备等，各设备自带参数检测及动作控制系统；第二层为集中监控层，设系统井下集控中心，各设备分系统以总线或以太网方式与集控中心通讯，交互参数及控制信息，实现集控中心对第一层各分系统的总控和参数集成、监视；第三层为井上监控层，由井下集控中心通过井上井下网络把数据信息传输到地面监控室，实现井下工况的图表化显示和数据综合分析。

煤矿综采工作面智能化技术与设备分析摘要：随着产业结构的逐步调整和升级，煤炭行业对开采技术进行了创新和优化，特别是向智能化和自动化方向发展，为煤炭行业的顺利转型提供了基础条件。

目前，综采工作面是智能技术发展和应用的重点对象。

为了促进煤炭行业实现高度智能化和无人化生产的发展目标，有必要充分研究相关技术和设备，以促进煤炭行业的可持续发展。

关键词：煤矿综采工作面；智能化技术；设备引言目前，互联网信息技术已经充斥生活的方方面面。

在很多行业，利用智能技术凸显发展优势已经成为主流模式。

因此，本文考虑将智能技术与当前煤矿开采技术相融合，充分发挥智能技术的优势，提高整个行业的机械化水平和安全性，加快模式转变，使智能技术和装备引领未来矿业发展的趋势。

1煤矿综采工作面智能化技术分析1.1位置监测技术为了实现综采工作面的智能化生产和施工，需要知道各设备的位置和采区的位置，并实时传回操作系统。

因此，经过长时间的研究和开发，位置监测技术被广泛应用。

综采工作面还可以借助模拟系统和虚拟现实技术，对实际环境进行模拟，多维度地探索矿区的具体情况，提前预判在生产中可能会发生的问题，设置好作业模式，做好准备工作，确保生产中工作人员的安全和设备的正常运行。

1.2识别技术智能识别技术作为综采工作面的智能化技术之一，对提高综采自动化水平具有重要作用。

煤矿企业和工作人员应首先明确具体的开采要求，同时建立开发的数学模型，并借助网络技术设计相应的验证算法，以提高识别的准确性，并不断创新和完善，开发更加先进的智能化技术。

煤矿开采作业的环境具有一定的复杂性，只使用以往的记忆识别程序和振动频率传感器无法在实际中起到较为明显的作用。

因此煤矿企业应积极投入研究资金和人力等资源，研发具有高分辨率的自动传感器，减少开采成本，同时学习与借鉴国外先进技术和经验，进一步提高综采工作面作业的智能化水平。

1.3生产连续性保障技术生产连续性保证技术对于生产的均衡控制极其重要。

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。

煤矿综采工作面智能化的开采技术应用摘要：煤炭是保障中国能源安全的重要能源物资,在“双碳”背景下,煤炭作为一次能源消费的比例在逐年降低,但是仍旧在市场中承担着50%以上的市场份额,未来的生产活动中,高质量与智能化的生产是发展趋势,因此在生产末端需要强化基于智能化设计与应用,实现煤炭开采的智能化联动升级。

关键词：煤矿综采;智能化开采;技术与设备1智能开采系统的技术要点1.1射频识别技术射频识别是在无线数据传输空间中应用的最为广泛的通信技术,其本身一种非接触式的自动识别技术,主要依赖于射频信号来识别并且获得对象,进而关联到相关的参数数据,与其他硬件系统之间共同协同,形成高质量的目标管理。

同时RFID技术还能够与通信技术以及互联网技术进行深度融合,实现煤炭工作环境的全过程管理,保证了采集过程的全流程过程监控。

1.2传感器技术传感器是日常生产中最为常见的数据监测硬件,过程数据和过程信息全部通过传感装置进行实时的记录,实现了数据的快速记录,自身具有应用快捷并且成本低廉的特点。

尤其是在开采的过程中,环境参数变化是系统建设集成的关键安全信息,通过传感器能够准确的获取现场环境参数数据,显著提升开采管理的工作效率和安全管理质量。

1.3遥感技术遥感技术是智慧综采硬件体系建设中的关键硬件技术,通过传感器在末端环境中实时的监测数据参数,随后对过程数据进行深度挖掘,在批量化的分析和数据处理的过程中,通过遥感技术能够综合的发挥矿井信息数据的价值,实现了实时的矿井工作环境内的监控,同时借助着光谱信息的定位分析,能够深度感知煤层的时空变化。

1.4信息感知技术在开展物联网硬件系统的设计中,所采用的信息感知技术往往以局部的5G数据传输为主,在封闭的数据传输空间里构建了全面的信息传输网络,实现基础段的感知、采集以及覆盖网络的数据采集。

5G网络具有可靠性高并且数据传输速度快的特点,在开放式的环境里其通信距离能够达到无限远,为末端数据采集的网络通信提供了重要的硬件支持。

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。