煤炭智能化無人開采的現(xiàn)狀與展望

煤炭智能化無人開采的現(xiàn)狀與展望摘要：在我國煤炭開采行業(yè)中，安全事故時有發(fā)生，帶來巨大的經濟損失和人員損失，為提升煤炭開安全生產水平，不少煤炭安全生產技術應運而生。無人化開采技術具有防止煤炭過度開采和減少開采人員數(shù)量兩大方面的優(yōu)勢，在未來的煤炭行業(yè)中，無人化開采技術將會被廣泛的應用。關鍵詞：煤炭智能化；無人開采；現(xiàn)狀；展望一、無人化開采概念無人化開采指在煤炭開采過程中，技術人員不必進入礦區(qū)進行開采工作，利用現(xiàn)代化的科技設備，在一定的距離范圍內通過對控制臺的操控，實現(xiàn)對各種設備的遠程性操控，有效的減輕工作人員的工作負擔，減少煤炭開采工作的工作量。另外，在保證礦井環(huán)境情況安全的基礎上，工作人員對開采工作進行質量檢查，對開采設備進行必要的維護和修理，以確保開采設備正常的工作狀態(tài)。在煤炭的采掘與裝卸的過程中，依賴機械進行開采工作的整套流程，由井下輸送機與液壓支護進行運輸和支護，依賴現(xiàn)代科技中的智能化和自動化的控制方式對煤炭開采的各個工序進行機械化作業(yè)。二、 煤礦無人開采技術的特點1、 開采范圍大。隨著國內對能源的需求量越來越大，煤礦開采也需要逐漸向深部發(fā)展，這時候傳統(tǒng)的開采技術已經逐漸不能滿足經濟發(fā)展的需要，在深部資源進行開采不僅沒有良好的效果，還存在很大的安全隱患。所以就出現(xiàn)了無人開采技術來應對深部開采的需要，該技術開采的范圍廣，對于各種厚度的煤層適應性較強，在短時間內得到了很大的發(fā)展，并且在逐漸的推廣，相信煤礦無人開采技術會有更加廣闊的發(fā)展前景。2、 安全性高。煤礦無人開采技術是實現(xiàn)了開采的智能化和少人化、無人化，所以對煤礦的開采來說是降低了傷亡率，保證了開采工作的安全性。3、 水平先進。和傳統(tǒng)的開采技術相比，無人開采技術是非常先進的，更加安全和智能，符合當今智慧礦山及智能化礦井的生產要求，所以前景廣闊，發(fā)展空間巨大，同時，無人開采技術是面向未來的一種技術，它會隨著信息技術和自動化水平的提高而不斷的完善。4、 遵循原則。煤礦無人開采技術的廣泛應用不僅僅提高了煤礦開采工作的效率，還對煤礦開采工作的方式進一步完善。為了能夠更加適應煤礦無人開采技術，煤炭企業(yè)需要根據(jù)無人開采技術的內涵和特征來對生產組織的形式進行設計，需要將科學采礦的思想作為工作的指導，來不斷的完善煤礦無人開采技術的系統(tǒng)安全，不斷的降低工作的危險性，讓煤礦開采工作變的更加安全。5、 效率高。煤礦無人開采技術對傳統(tǒng)的開采技術優(yōu)點進行繼承，并且在這些優(yōu)點的基礎上實現(xiàn)了智能化和自動化，不需要所有操作都依靠人工來完成，可以選擇現(xiàn)代化的設備來代替人工進行操作，這樣有效的減少了人力資源的浪費，并且不需要大量的費用來培養(yǎng)人才和雇傭人才，也能夠提高工作的準確性，有效的降低工作中可能會出現(xiàn)了人為失誤現(xiàn)象。此外，在技術中還存在安全專業(yè)系統(tǒng)以及災害預警預測系統(tǒng)等，那么在開采煤礦的時候，危險程度會進一步降低，煤礦行業(yè)的效率和效益會不斷的提高，使煤礦企業(yè)更具有市場競爭力。三、 煤炭智能化無人開采技術現(xiàn)狀1、 采煤機記憶截割技術。通過在采煤機牽引部安裝位置傳感器，在控制器中利用位移信息計算采煤機位置，實現(xiàn)了采煤機精確定位。研發(fā)出了符合煤礦實際生產工序的采煤機記憶截割程序，有效解決了回刀掃煤不徹底、三角煤截割與端頭支架自動跟機拉架、推溜等問題，實現(xiàn)了采煤機在工作面內自動記憶截割。2、 遠程控制技術。我國成功發(fā)明了地面遠程干預型綜采控制系統(tǒng)，包括綜采裝備控制系統(tǒng)、工作面視頻監(jiān)視系統(tǒng)、井上井下數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)與地面監(jiān)控系統(tǒng)。地面監(jiān)控系統(tǒng)包括遠程控制系統(tǒng)、地面語音系統(tǒng)；綜采裝備控制系統(tǒng)安裝于井下綜采工作面；綜采裝備信息及監(jiān)視視頻圖像信息通過井下數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)經由井上井下環(huán)網傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控系統(tǒng)中，地面監(jiān)控系統(tǒng)據(jù)此對井下綜采裝備進行控制，包括啟停控制、運行狀態(tài)監(jiān)測、自動化開采、遠程干預、故障診斷及報警、歷史數(shù)據(jù)分析等。該系統(tǒng)有效地將井下監(jiān)控中心功能轉移至地面，極大地提高了開采人員的安全性。四、 智能自適應開采技術模式1、 直線度控制和水平控制技術。如果在推進過程中，輸送機及支架等設備沒有排列整齊，會在推進中產生阻礙，使得輸送機、支架等呈現(xiàn)過度彎曲狀態(tài)，從而對設施造成損壞，而直線度控制技術可以避免這種情況的發(fā)生。這項技術能保證刮板輸送機和液壓支架整齊的排列在一起，并且有序的持續(xù)性向前推進，同時確保在工作面傾斜長度方向上綜采裝備處于直線狀態(tài)。水平控制技術的目的是自動控制采煤機和輸送機進行俯仰和傾斜動作，其控制依據(jù)是地理信息數(shù)據(jù)，利用工作面高精度慣性導航系統(tǒng)，將煤層地質特征精確繪制出來的三維地質模型。2、 自適應調高技術。自適應調高技術在智能自適應開采技術模式有著很重要的作用，關系著該模式的應用能否成功，是其核心關鍵技術。該技術目前已較為成熟，在實際采煤工作中被廣泛應用。自適應調高技術是由兩種重要技術組成，一種是煤巖界面自動識別感知技術。要實現(xiàn)無人自動化開采，其前提條件就是煤巖界面自動識別感知技術。該技術能根據(jù)煤巖賦存的彎曲程度，使采煤機在割煤過程中對滾筒高度進行合理的調節(jié)，確保得到高質量煤炭，并能提高采煤效率。但由于已知煤層界面賦存彎曲程度復雜且多樣，煤巖層自動識別感知存在著不確定性，對自適應調高技術的發(fā)展有著很大的阻礙。自適應調高技術的另一種組成技術是智能化控制技術。該技術是根據(jù)煤巖層界面的識別曲線，調節(jié)滾筒實時高度，智能化控制能達到幾十毫秒的控制延時，為滾筒的調節(jié)爭取時間。3、 自動調度控制技術。自動調度控制技術處于研究階段，還沒有在實際工作中正式運用。自動調度控制技術是利用智能控制系統(tǒng)，根據(jù)煤炭生產需求量，計算采煤機的推進速度及采煤速度，從而對其進行自動控制，達到按需生產的目的。在計算采煤速度以及推進速度時，是以需求量作為主要參數(shù)，以工作面傾角、煤層厚度、瓦斯、運輸能力等參數(shù)為輔，綜合計算得出。五、 煤炭智能化無人開采技術展望1、 三維激光掃描技術。該技術作為近年來在地面勘測與無人駕駛等領域興起的非接觸式測量技術，具有傳統(tǒng)測量手段無法比擬的高效率與高精度，可以被作為井下環(huán)境與裝備的三維輪廓感知與定位的重要手段。澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)組織已就這項技術推出其第一代井下三維激光掃描設備——ExScan，該設備可用于井下環(huán)境三維激光掃描獲取點云圖像，北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司已經與澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)組織就ExS-can在井下的應用研究展開合作，該項技術將在井下環(huán)境建模與定位測量領域扮演至關重要的角色。2、 機器人技術。該技術將廣泛應用于井下工作面巡檢與數(shù)據(jù)采集，以形成重要的感知平臺。目前北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司正在研制井下工作面軌道式巡檢機器人并展開工業(yè)性實驗，該機器人運行在刮板輸送機軌道上，能夠搭載LASC、ExScan、高清/紅外攝像頭、拾音器等多種傳感器，實現(xiàn)工作面快速巡檢采集數(shù)據(jù)與開采作業(yè)跟機兩種模式。該款機器人有望成為薄煤層