綜采工作面智能化開采技術研究摘要：近年來，我國在煤礦的智能化開采上在不斷進行突破和創新，所用設備也越來越先進。到2019年為止，我國所設置的智能化采煤工作面已經突破了200的界限，對人力的需求量在不斷減少。為實現礦井厚煤層綜放工作面自動化開采，在自動化工作面建設中，提出了智能化工作面開采的控制系統和配套裝備以及自動化工作面開采的采煤技術。本文通過探究國內外煤礦智能化發展的情況、剖析我國煤礦智能化發展存在的問題，并針對煤礦智能化開采技術做深入思考，希望能夠為我國煤礦開采智能化發展和產業的升級提供有力幫助。關鍵詞：綜采工作面；智能化開采；技術要點中圖分類號：TD47

文獻標識碼：A引言近年來，隨著我國煤礦裝備水平和開采技術的不斷提升和發展，綜采智能化無（少）人開采成套裝備技術已在我國黃陵、神東、棗莊等礦區得到成功應用。但由于我國煤礦井下煤層賦存條件變化大、地質條件較復雜，目前綜采智能化開采技術還處于起步發展階段，從而給智能化開采技術的推廣應用造成一定限制。如工作面支架及刮板輸送機的直線性調整控制、采煤機搖臂高度智能調節控制、煤流負荷智能均衡控制、工作面人員精準定位等，這些智能控制技術還需進一步深入探索研究。1綜采工作面智能化開采發展規劃隨著我國將煤炭綠色智能采掘裝備列入能源裝備發展任務之一，明確指出要加快研發煤炭智能化開采技術，力爭做到機械化與自動化相結合并成功替代人工操作，避免將人置于危險工作環境中，鼓勵煤炭工業也不斷深入探索“互聯網+人工智能+自動開采”的綠色開采新模式。如今我國很多煤炭企業已陸續開始采用煤炭綜采工作面智能開采技術，有效提高了煤炭開采量和開采效率。按照我國煤炭綜采工作面智能化開采的規劃，未來大致會經過四個階段，第一階段主要以設備單機自動化為主，包括液壓支架自動跟機、采煤機記憶割煤；第二階段主要以設備工作自動化為主要特征，其中包含了工作面設備的協同控制、視頻輔助；第三階段以工作面數字化技術引入為主要特征，包含透明工作面＋自動規劃采煤，最終達到第四階段以綜采設備自適應開采＋深度智能學習替代人工干預的智能化開采階段。我國目前已取得了以“支架電液控制+記憶割煤+可視化遠程干預控制”的綜合自動化控制為代表的一系列創新成果。2智能化開采技術發展現狀智能化開采發展規劃主要分為3步：（1）計劃在2021年結束以前構建出較多類型、并且模式不等的智能化開采煤礦，充分縮減開采面中對人力的需求量，爭取在開采面中達到少人、甚至沒人的效果，使采煤工作面實現自動化的開采目標。（2）計劃在2025年結束以前，將我國所有危險系數較高的煤礦與規模較大的煤礦全部轉化成智能化開采的煤礦，和智能化開采的準則相適應，嚴格遵守智能化開采的制度規范，達到礦下全機械生產的效果。（3）計劃在2035年結束以前，使我國煤礦全部達到智能化的開采效果，建設出優質、完善、集中、高性能的礦下開采系統，完成我國煤礦智能化開采的轉型任務，達到礦下無人開采的目標。現階段我國已經完成了兩百多座煤礦的智能化建設，這些煤礦大都處在山西、陜西、山東和河南等地。在使用了智能開采工藝以后，充分提高了煤炭資源開采的速度、質量與安全度，甚至在很多煤礦中都出現了億噸無傷亡的好現象，還有很多煤礦已經停止了夜間作業。自此，我國對煤礦智能化生產的重視程度越來越高，并聯合多部門發布了《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》，表示會給予煤礦智能化建設以大力支持。3煤礦開采智能化開采技術要點3.1視頻監控技術綜采工作面的模擬采礦系統，參照現實環境，借助虛擬現實技術建構采礦場景。在這個三維的立體空間中，工藝裝置被極大地仿真，在“相同”的場景中，技術人員可“感受”煤炭開采的整個過程，同時，與系統交互的過程中，操作者實時地“穿越”在各個空間，空間廣度涉及模擬的整個范圍。該系統除了可以模擬現象、對物體進行識別等，還能確認空間的狀態，并調整其運行狀況，輸入、處理所需要的信息。高度還原實際采礦環境的三維化場景，是它的顯著構建特征，而通過模擬所獲取的一系列工作參數、裝置動態圖以及其他平面圖等有用信息，對于評價生產目標，優化生產設備、系統等意義重大。3.2回采探測技術開采過程中，必須對采煤工作面的推進方向進行不間斷的檢測，重點是進行煤矸檢測，而這一檢測環節則主要是對矸石與煤進行區分，降低回采期間煤矸石的產量。現階段，已經將光譜分析技術運用到了矸石與煤的區分工作中，比如：拉曼光譜技術、激光誘導擊穿光譜技術和太赫茲技術等。但是如何更加精準的區分各種礦石與煤仍然屬于一個難度較高的問題，必須在技術上有所突破。在煤礦開采期間，煤巖的分界面會直接影響到采煤機的采動高度。因此，必須精準判定巖層與煤層之間的界限。在界限的斷定上通常會用到電磁波探測技術。經過分析電磁波訊號在煤層中的傳播時長與電磁波的推進速度便能夠計算出煤層的大致厚度。現階段，對超電磁波探測技術的運用比較普遍，最深可以探測到地下30m，最低也可以探測到地下4m的深度。但該技術僅能運用到煤層較為規整、完好的環境中，如果在破碎的煤層中進行運用就會出現較大誤差。所以，研發出能夠在惡劣環境下對煤層厚度進行精準探測的技術是非常關鍵也是十分困難的。3.35G技術①高精細度的實時定位與應用服務。通過網絡切片技術，將煤礦智能化應用物理空間網格進行切割和劃形分成多個虛擬空間，根據對于不同虛擬空間的不同需求，來增強其不同功能，靈活應對煤礦智能化開采應用過程中的網絡應用場景。基于5G技術優勢，實現高精度的實時定位和服務應用，改變了傳統的定位系統和傳統傳輸技術，更能夠確保數據傳輸的及時性。②虛擬交互應用。主要體現在虛擬現實技術和增強現實技術的應用中，顛覆了傳統的人機互動方式，讓煤礦智能化開采經過三個階段的技術變革過程：三維建模和虛擬展示、互動模式和可視化設計、混合現實與云端實時渲染。比如，在混合現實和云端實時渲染階段，能夠對井下的煤礦資源采取虛擬開采和協同運營的操作。③遠程實時監控和控制。傳統的方式需要用傳感器、路由器、多類型互聯網協議，將數據通過傳感器匯集到集中控制中心再到遠程控制中心，數據傳輸的及時性不高，對于井下空間有安全風險的情況不能采用遠程控制系統。而5G技術打破了這個難題，可以在井下全程遠程控制，實現數據實時傳送，大大提升了煤礦開采的安全性。4結束語結合實際需求，順應時勢，并以智能化為發展方向，才能完成相關產業轉型、升級的目的。只有不斷加快煤礦開采智能化發展的腳步，煤礦綜采工作面智能化才能推進真正意義上的“改革”，進而助力國內煤礦企業進入新的可持續發展階段。參考文獻：[1]高明.智能化綜采技術發展及應用現狀分析[J].能源與環保,2020,42(11):111-116.[2]王海濤.煤礦綜采工作面智能化開采探究[J].內蒙古煤炭經濟,2020(20):19-20.[3]