煤炭智能化开采技术分析

张建党 张鹏飞

河南能源焦煤集团赵固二矿 新乡辉县 453633

摘要：随着我国社会经济的快速发展，煤炭行业的发展速度也得到了进一步提高，但目前煤炭开采过程中还存在许多突出问题，一定程度上影响和制约了煤炭行业的发展。为解决目前煤炭开采过程中存在的问题，应当对煤炭开采工作的核心技术进行分析研究和创新，这样才能够有效地解决开采过程中的问题。本文章通过对煤矿智能化开采关键核心技术进行分析研究，提出解决对策，旨在为煤炭行业的发展提供参考。

关键词：智慧煤矿；智能化开采；关键核心技术

由于在煤炭生产和利用过程当中对环境造成了很大的危害，因此在未来的发展过程当中消除煤炭这一危害，保护环境，实现绿色发展是煤炭未来发展的主要目标。这一发展目标也要求了传统的煤炭发展方式和传统的生产模式需要进行生产的变革，实现安全高效绿色的煤炭开采。因此本篇文章通过对煤矿与智能化开采关键核心技术进行分析研究，对于煤炭行业的发展来说具有非常重要的意义。

1. 煤炭智能化开采关键技术与装备研发

（一）薄煤层和较薄煤层智能化开采

由于煤层薄的特点，导致了煤层开采空间小、环境狭窄，在一定程度上限制了各类设备的贮存以及规模，导致生产系统装备功率、性能、数量方面的不足，在一定程度上导致了开采回采率低、成本高、生产连续性差等缺点，成为影响和制约煤炭企业发展，煤炭行业进步

的技术瓶颈。因此，克服复杂条件下的薄煤层和较薄煤层智能化开采，需要从确保克服复杂的赋存条件为基础才能实现我国煤炭资源的综合利用，不断发展传感技术，提升降噪技术，降低外部影响，确保智能系统运行过程中的稳定、可靠是智能化开采的前提。

（二）厚煤层大采高和超大采高智能化开采

厚煤层智能化开采，在配套设备上具备大型设备的入场的条件，在相当程度上，大大提高了系统设备的生产能力。但随着断面的扩大，采高的增高，对地压管理的控制也显得更加突出和重要。2015 年前后，我国企业完成了 8.2 ｍ综采成套技术和智能化控制系统的技术

研发和使用，在厚煤层大采高、超大采高智能化开采方面取得了重大突破和成绩。技术创新方面，优化了控制管理体系，将单级控制网络改善为两级控制体系实现系统－设备的有效控制的同时，实现多层级控制；完善了系统协议和控制机制，实现了配套设施的精准控制和自动化运行。如各类精准传感器，对角度、噪声、震动、距离以及元素等进行精准的识别和对应动作的有效控制。但是，在使用过程中，在精细化控制方面，在边帮管控方面要求和难度均有所提升。因此，厚煤层大采高和超大采高智能化开采，需要从确保克服复杂的赋存条件为基础才能实现我国煤炭资源的综合利用，不断发展传感技术，提升降噪技术，降低外部影响，确保智能系统运行过程中的稳定、可靠是智能化开采的前提。

（三）特厚煤层综放开采智能化技术

特厚煤层主要分布在我国特大型煤矿企业，资金和技术实力雄厚，开采技术和投入相对超前，开采前景相对广泛。特厚煤层智能化开采技术采用各类综合先进设备入场，操作范围广、生产规模大，在相当程度上提高了劳动生产率，降低了劳动成本。但由于特厚煤层综

放技术对顶板控制精度高，对放顶现场管控严格，当前部分传感器难以实现长时间在先对复杂的环境中稳定运行，频繁故障以及以两柱式放顶煤液压支架及自动化放煤技术在推广应用中，面临着现场顶板管控复杂，难度加大，顶板处理失效也是亟待解决的重点问题。风险加大，依托现有的传感技术，对作业现场设备和环境信息进行综合搜集，自动分析，在使用过程中，受到作业现场高温、高湿度、高粉尘的影响，红外及其他在线监测功能设施，在数据和环境数值收集过程中，频繁故障，影响连续开采，同时也暴露出检测对象影响因素

复杂等情况。此外，超厚煤层综放开采智能化技术通过采用优化参数，构建合理的动态约束方程和控制模型，通过自主分析和决策控制参数，实现支架与综放工艺的有序耦合，自主决策支架和综放控制，在一定程度上实现了连续高效生产。

二, 综掘工作面智能化开采技术的设计

2.1 智能化开采工序

综采工作面智能化开采是把煤炭作为工作输入对象，煤炭和支护巷道作为工作输出对象，在传感控制、开采控制和视频控制共同作用下采取电液控制方式，共同实现智能化开采。综采工作面的信号较为复杂，很多信号交叉存在。探测的工序主要有岩层位移、地质勘探、瓦期抽采等；生产作业工序主要有煤炭切割、巷道支护和输送等；视频工序有瓦斯监测、供电、排水等。

2.2 综掘工作面智能开采控制系统

依据智能化开采工序，可把智能化开采控制分成三个系统，主要有视频监控、围岩探测和生产控制。综掘工作面智能化开采系统见图 1 所示。

三,智能化开采技术的创新。

（1）研究创新了采煤机记忆割煤功能。采煤机具有的学习功能，可以将完成第一刀后的动作参数进行自动记忆，实现全工作面采煤机的记忆截割及液压支架的跟机自动作业。

（2）通过对采煤机精确定位和滚筒自动调高系统的升级改造，实现了采煤机自动截割角煤功能。

（3）研究了液压支架动作与乳化液流量、压力之间的关系，解决了丢架问题。通过对矿压数据的总结分析，实现了工作面围岩等压支护，避免了局部超压对围岩的破坏。

（4）优化升级了自动控制软件功能，实现了以采煤机为控制核心的综采自动化。设备主要控制参数实现了数字化显示，并可根据现场实际运行工况设定报警界限，实现了以采煤机为核心的液压支架和运输系统的协同配合作业。

（5）通过全面总结分析、深度数据挖掘，取得现场实用的数据成果。

四, 结语

综上所述，对于煤炭行业的发展来说，智慧煤矿的发展和建立是该行业发展史上的一次技术革命，也是该行业进行转型的战略目标。在进行智慧煤矿的建立过程当中，智能化开采是非常重要的核心技术。因此在新时代的发展下，应当总结过往发展的经验，利用目前的新技术新科技不断提高核心技术水平。并且建立数字化的矿山，在开采的过程当中，将高效开发的技术和清洁技术进行结合和创新对管理部门进行改革，运用信息化，数字化等先进的科学技术对传统的煤炭行业进行改造和创新。这样才能够实现智慧煤矿的高效绿色发展，促进煤炭行业的进步，为我国社会经济的发展提供有利的支持。

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