煤礦綜采工作面智能化技術(shù)及裝備發(fā)展研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

煤礦綜采工作面智能化技術(shù)及裝備發(fā)展研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘要：本文分析了綜采工作面智能化水平的發(fā)展水平和存在的問題。機(jī)械化開采面臨很多問題，我們需要找到問題并且不斷改進(jìn)我們都技術(shù)，智能技術(shù)與設(shè)備技術(shù)是解決機(jī)械化采煤機(jī)的重要措施，其包括刮板輸送機(jī)直線度的測(cè)量及控制技術(shù)開發(fā)與支持過程的視頻、三維交互式多窗口系統(tǒng)開發(fā)。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；智能化；裝備；無(wú)人化

1、前言

開發(fā)無(wú)人勘探目標(biāo)的智能技術(shù)和設(shè)備對(duì)我國(guó)煤礦行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。機(jī)械化采礦設(shè)備技術(shù)經(jīng)歷了機(jī)械化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化無(wú)人駕駛階段的發(fā)展。目前，機(jī)械采煤工作面設(shè)備和技術(shù)條件都已具備，未來(lái)將面臨豐富的機(jī)械化采煤，在現(xiàn)代化機(jī)械化采煤生產(chǎn)中更加智能化是時(shí)代的標(biāo)志。

2、發(fā)展現(xiàn)狀

煤礦的外國(guó)制造商、科研院所和煤礦有好幾年的勘探和研究智能控制技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，基本實(shí)現(xiàn)了完全機(jī)械化，自動(dòng)檢測(cè)刀具的位置，救災(zāi)物資和輸送機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)等等一些關(guān)鍵技術(shù)取得了一系列的成果。它主要包括使用陀螺儀檢測(cè)采煤機(jī)的位置，檢測(cè)完全機(jī)械化采礦設(shè)備的工作條件。其中，澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織利用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)，在三維空間中確定順舵面，以獲得對(duì)端面水平的適當(dāng)控制和監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)在澳大利亞約60%的綜采作業(yè)中得到了應(yīng)用和安裝，取得了一定的效果?；诟畈輽C(jī)滾筒的全智能檢索系統(tǒng)在其他國(guó)家還沒有投入使用，也就是說，所有的設(shè)備都是自動(dòng)的，沒有人使用。

該技術(shù)裝備已實(shí)現(xiàn)了全國(guó)綜采行業(yè)“一鍵式啟?！痹O(shè)備到三機(jī)、液壓支架電液自動(dòng)采煤技術(shù)。井筒上下高速光纖網(wǎng)絡(luò)與綜采工作面相連，為實(shí)現(xiàn)綜采智能自動(dòng)化創(chuàng)造了必要條件。目前，三機(jī)設(shè)備齊全。綜采對(duì)工作面建立了集中監(jiān)控，對(duì)液壓介質(zhì)順槽機(jī)、輸送機(jī)等主要設(shè)備進(jìn)行集中控制，并對(duì)綜采設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行了比較。因此，有必要改進(jìn)對(duì)機(jī)械、煤礦、液壓支架、傳送帶等綜采設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以及對(duì)三機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集。該視頻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)綜采工作面遠(yuǎn)距離的自動(dòng)控制[2]。

3、綜采工作面智能化技術(shù)與裝備的進(jìn)展

綜采工作面自動(dòng)控制是綜采設(shè)備定位的一項(xiàng)重要技術(shù)，綜采設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)安全感知、工作面正確性控制、線路檢測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)。

為了實(shí)現(xiàn)綜采工作面智能控制，有必要研制一種具有高智能化的綜采設(shè)備。許多國(guó)內(nèi)外礦山設(shè)備制造商已多年生產(chǎn)。在技術(shù)創(chuàng)新方面，綜合礦山設(shè)備與智能化之間還存在較大差距。因此，有必要開發(fā)新設(shè)備或?qū)υ性O(shè)備進(jìn)行改造，增加原有設(shè)備的智能化功能。研究關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備的集中控制和遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)平臺(tái)，為了解決這一問題的分散控制在低水平、低效率的系統(tǒng)控制設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測(cè)、集成系統(tǒng)的缺陷等等，需要尋找一個(gè)集中器遠(yuǎn)程控制智能和自動(dòng)化。

（1）液壓支架智能。目前，液壓支架電液控制系統(tǒng)被添加到介質(zhì)的機(jī)械化生產(chǎn)中，并沒有真正集成到液壓介質(zhì)的結(jié)構(gòu)中。未來(lái)的媒體產(chǎn)品在設(shè)計(jì)液壓支架時(shí)應(yīng)考慮電液控制系統(tǒng)?？刂破髋c支架機(jī)械結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合，是機(jī)電一體化的有效支撐產(chǎn)品，降低了成本，提高了自動(dòng)化支撐。

在中控臺(tái)中，配置了液壓支架遙控器，以計(jì)算機(jī)控制電液界面的主界面和工作面的視頻作為輔助手段。液壓介質(zhì)的遠(yuǎn)程控制是在離支架一定距離的情況下，借助控制臺(tái)進(jìn)行的。隨著液壓支架電液綜采工作面系統(tǒng)的普及，該支架對(duì)后續(xù)的順槽機(jī)進(jìn)行了自動(dòng)監(jiān)測(cè)。因此，本文的遠(yuǎn)程控制采用順式液壓自動(dòng)控制和手動(dòng)控制相結(jié)合的方式。然而，當(dāng)液壓介質(zhì)自動(dòng)下降和下降時(shí)，可能有必要使工作表面不平整，并“三線直下”。為了實(shí)現(xiàn)工件表面的自動(dòng)調(diào)整，還需要確定基板在工件表面上的相對(duì)位置。工業(yè)的技術(shù)想法是使用技術(shù)視野，確定相對(duì)位移的實(shí)時(shí)支持，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制表面的工作，實(shí)現(xiàn)的一致性的支持工作表面的要求。

（2）智能開采機(jī)。根據(jù)采煤過程、采煤機(jī)的要求，智能可定義不同的操作方式，并與載體、輸送機(jī)等設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。采集了順式變速器傳感器技術(shù)，通過檢測(cè)工作姿態(tài)，計(jì)算順式變速器的位置關(guān)系，預(yù)測(cè)了順式變速器的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)了順式變速器與其它設(shè)備的協(xié)調(diào)。智能采煤機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤巖的切割和自動(dòng)檢測(cè)存儲(chǔ)限制的功能。結(jié)合采煤過程，滿足從動(dòng)件操作、楔塊切割和傾斜的功能要求，是整個(gè)工作區(qū)的重要設(shè)備。

智能控制器在兩邊都有發(fā)送和接受裝置，控制器通過通信總線與控制器通信，將數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)娇刂破鞯倪h(yuǎn)程控制端，進(jìn)行通信，以確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)化和智能化。

（3）輸送帶智能。為了有效地運(yùn)輸煤炭，需要對(duì)刮板輸送機(jī)的正確性進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)順槽支架的平整度要求進(jìn)行一定程度的檢測(cè)，并實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制與支架的相互作用及相對(duì)位置。為了防止上顎不打滑，有必要對(duì)輸送機(jī)的自定位進(jìn)行研究。這些功能的實(shí)現(xiàn)有賴于智能控制機(jī)械的發(fā)展。

4、存在的主要問題

（1）缺乏統(tǒng)一的通信平臺(tái)，高速以太網(wǎng)在綜采地區(qū)建成并投入使用，但其中大部分僅用于傳輸視頻信息，數(shù)據(jù)量大，系統(tǒng)信息不共享。

（2）工作面不可自動(dòng)恢復(fù)。國(guó)外利用導(dǎo)航技術(shù)和lasc技術(shù)對(duì)綜采工作面實(shí)現(xiàn)了水平工作面設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制功能，并取得了一定的效果。測(cè)量技術(shù)是基于相對(duì)位移和轉(zhuǎn)速的，測(cè)量精度不能滿足自動(dòng)化的要求。精密調(diào)平技術(shù)還在研究和探索中，尚未通過實(shí)驗(yàn)。

（3）綜采工作面存在沉降問題。由于地質(zhì)環(huán)境的變化，煤層綜采開采面臨的輸送機(jī)踐踏沿著前面的工作，或?qū)е赂淖兙嚯x，導(dǎo)致刮刀和傳送機(jī)之間的重疊，導(dǎo)致煤的低壓，從而產(chǎn)生一些問題，例如清除煤或安全不足會(huì)嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)的完全機(jī)械化開采，有必要通過自動(dòng)檢測(cè)機(jī)器的位置信息傳輸和使用偽旋轉(zhuǎn)的技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問題。

（4）礦山全自動(dòng)化成套技術(shù)。該煤礦生產(chǎn)設(shè)備，可以監(jiān)控所有前方和計(jì)算機(jī)集中控制和協(xié)調(diào)的道路設(shè)備，如機(jī)械、液壓采煤和支護(hù)等需要進(jìn)一步完善。

5、結(jié)束語(yǔ)

隨著煤炭工業(yè)產(chǎn)業(yè)化和信息技術(shù)深度融合，加快煤礦建設(shè)，實(shí)現(xiàn)智能化，促進(jìn)