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1、智能化采煤工作面的关键技术探讨摘要：随着装备的升级煤炭的智能化开采成为新的趋势，以支架自动跟机移架、 煤机记忆截割、工作面设备一键启动等为标志的智能化采煤工作面成为煤炭智能 化开采的典型案例。关键词：智能化开采；工作面；支架0 引言智能化工作面建设主要包括以下七个部分：液压支架自动跟机移架、采煤机记忆截割、 工作面视频监控功能、工作面远程集中控制、乳化液保障系统、工作面大数据系统等。本文 将从这六个部分介绍智能化工作面。1 液压支架自动跟机移架1.1 液压支架自动跟机的硬件基础（1）电液控系统：包括控制器、电磁阀驱动器、隔离耦合器均能够正常工作，电液控 系统系统间通信正常。电液控系统传感器均能
2、够正常显示支架的工况1。（2）传感器：采煤机位置检测装置，包括采煤机上红外发射器，支架上红外接收器能 够正常工作，中间无遮挡。1.2液压支架自动跟机参数设置支架自动跟机移架由一名支架巡检工对支架控制器参数进行设定，紧跟煤机运行方向按 照作业规程中有关采煤工序规定设置喷雾、移架等参数，并根据工作面条件摸索出适应智能 化生产的参数设置，设置完成后，启动跟机实现自动喷雾、收护帮、移架、推移运输机等动 作2。2 采煤机记忆截割采煤机记忆截割包括三个部分：采煤机状态感知技术、智能截割技术和智能控制模型。（1）采煤机状态感知技术采煤机状态感知技术是通过在采煤机上安装惯性导航装置，实现对采煤机姿态和行走方
3、位的确定；通过在机身铰接轴和摇臂上安装轴编码器，对摇臂的旋转角度进行测量；通过在 采煤机行走部位安装轴编码器，对其行走速度和距离进行测量。（2）采煤机智能截割技术采煤机智能截割技术的关键, 在于怎样保证截割滚筒高度随着煤层变化自动适应，也就 是滚筒自动调高，进行截割滚筒调节的时候，调节量和调节时间主要是由机身位置、截割路 径曲线、截割电动机电流以及牵引速度来决定的3。所以，进行截割滚筒调节的时候，必须 对这些内容进行感知和识别。逻辑传感器中需要设置对电动机进行调高的调节高度积分、调 节时间积分、摇臂倾角微分、油缸位移微分、截割电流及其模糊状态牵引速度及其模糊状态 等附加约束以及附加特征，并设置
4、相关的保护逻辑算子实现调节时间和高度报警，调节单元 的逻辑状态通过设置调节高度的方向、位置、时间以及调节能力等相关值函数来共同控制， 从而达到智能截割。（3）采煤机智能控制模型采煤机智能控制模型就是通过采煤机记忆截割控制流程来不断优化：首先是采煤机对截 割路径的参数进行收集、记忆并做出处理。其次是采煤机在截割过程中，已记忆工作路径为 采煤机的自动行走和截割提供标准，这就需要采煤机对对煤岩界面或者顶板煤层厚度进行准 确识别，遇到煤层地质变化时，记忆参数会与实际参数形成误差，为了保证生产安全，可以 通过远程控制的方式对采煤机截割运动进行操作，人工修正其运动轨迹，并对修正结果进行 记忆。再遇到相同情
5、况时，采煤机就可以根据记忆自动调高4。3工作面视频监控功能视频监控系统通过网络传输的方式完成对工作面采煤机、液压支架及采场状况的视频监 控，实时为远程操作员建立身处现场实景的信息，确保远程操作的安全。通过视频监控系统 传送工作面图像，操作人员根据煤层变化情况、滚筒截割情况、支架状态等信息，必要时对 采煤机进行远程干预。4 工作面远程集中控制将综采工作面主要设备，包括采煤机、液压支架、运输系统、供电系统、供液系统，通 过自动化控制系统连接起来，实现在井下集控中心和地面调度中心对工作面设备进行工况信 息监测和远程集中控制，并实现工作面设备一键启停和顺序启停。在井上下集控中心能 够实现对采煤机的运行
6、方向、速度、滚筒转速和摇臂高度的控制功能；实现对单个支架或成 组支架实现锁定、解锁、执行动作等功能；实现对破碎机、转载机、刮板运输机单独启停功 能；在液压支架电液控制系统实现全工作面跟机自动化的基础上，将电液控制系统的数据与 液压支架视频相结合，通过集控操作中心和地面调度中心的操作台对液压支架进行人工干预， 以满足复杂环境下液压支架的自动化控制5。5 乳化液保障系统通过自动控制技术，将乳化液配液、高压过滤系统集成起来，实现乳化液自动配比，箱 体液位自动检测，自动补液功能；反冲洗过滤站压力自动检测，自动反冲功能，形成智能化 集成供液控制系统，提高了供液系统运行效率。并将采集到的数据集成显示、实时
7、上传，实 现了乳化液保障系统的可视化管理。6 工作面大数据系统通过工作面高速以太环网将采煤机控制系统、支架电液控制系统、工作面运输控制系统 三机控制系统、泵站控制系统及供电系统相关数据上传，实现对支架压力、煤机轨迹、乳化 液自动配比以及高低压过滤站等生产数据的实时监测及历史数据查询：（1）实现数据的实时监测和采集，建立实时数据库，并进行存储，实现历史数据积累， 具备查询历史数据功能，并对历史数据根据不同的查询条件做相应的筛选、区分。（2）实现支架压力数据的实时上传及历史数据查询存储，并以不同颜色直接区分压力 不足和压力超限。（3）实现煤机轨迹数据的实时上传及历史数据查询存储，生产期间显示煤机滚
8、筒高度、 煤机速度及牵引方向，并以不同颜色区记忆截割及人工操作，实现煤机速度的历史查询。（4）实现乳化液自动配比装置水箱、油箱、液箱、浓度以及高低压反冲洗过滤站进、 出口压力实现显示及乳化液浓度历史查询。（5）工作面生产期间，实现采煤机、刮板运输机、转载机、破碎机、胶带运输机动画 显示及刮板运输机、转载机、破碎机电流上传，并实时显示采煤机位置。7 劳动组织及人才培养7.1 劳动组织及岗位设置采用二八制作业方式，一个生产班具体岗位设置7 人，为跟班工长1 人，负责总协调 机动帮扶，重点兼顾机尾结合部工作及日常班次转载机迁移；智能设备总控1 人，负责乳化 泵、三机、胶带输送机等所有设备集控兼维护；
9、煤机巡检1 人，负责正常生产采煤机巡检； 支架巡检1 人，负责正常生产支架巡检；运输系统巡检1 人，负责转载机及胶带运输机巡检 配合机头结合部工作，及日产班次转载机迁移；端头维护2 人，负责相互配合完成机头尾端 头维护工作。7.2智能化设备操作与维护人员培养关于智能化设备操作与维护人员培养是建设智能化工作面的重要保障：（1）坚持邀请厂家技术人员来矿实训，并选派技术骨干到设备研发单位、生产厂家实 地学习。（2）安装期间请设备厂家专家进行现场指导，同时安排对使用、维护人员进行现场教 学实现人员素质和新装备要求的高度匹配。（3）突出一人多岗、一人多能、兼职互补，培养智能化设备操作与维护、检修合一 的
10、智能化技能人才。构建厂家+现场的双重培训模式，培养操检合一的技能型人才。8 结束语实现智能化开采是煤炭工业技术革命、产业转型升级的战略方向，建设智能化采煤工作 面，推进现阶段可行的无人操作、有人巡视的智能化开采模式，不断改进设备性能，持续 提升装备效能，充分发挥智能化保障作用，不断提高智能化技术与综合管理水平，大幅降低 工人劳动强度，将工人从危险的工作面采场解放出来，实现少人则安、无人则安。参考文献：1高有进，罗开成,张继业综采工作面智能化开采现状及发展展望J.能源与环 保,2018,40（11）:167-171.王国法,张德生煤炭智能化综采技术创新实践与发展展望J 中国矿业大学学 报,2018,47（3）:459-467.3徐建军.煤矿智能化综采技术现状及展望J.陕西煤炭,2017, 36（3）:44-47.作者简介：杨坤（1984.10-），男，湖北洪湖人，工程师，大学本科，毕业于黑龙江科 技学院采矿专业，现工作于淮沪煤电公司丁集煤矿，任安装工区区长。
智能化采煤工作面的关键技术探讨
