煤炭智能化开采模式和关键技术研究.pdf

第 4 2卷 第 1 1期 2 0 1 6年 1 i月 工矿 自 动化 I nd us t r y a nd M i ne Aut o ma t i o n Vo 1 ． 4 2 NO ．1 1 NO V ． 2 0 1 6 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 O 1 6 1 1 0 0 2 8 0 5 DO I 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 6 ． 1 1 ． 0 0 7 田成金． 煤炭智能化开采模式和关键技术研究[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 1 1 2 8 3 2 ． 煤炭智能化开采模式和关键技术研究 田成金 北京天地玛珂电液控制系统有限公司，北京 1 0 0 0 1 3 摘 要 针 对智 能化 开采 的概念 、 模 式和技 术存 在模 糊的现 状 ， 简述 了无人 化技 术 、 智 能化技 术和 数 字化 技 术的概念和 区别。结合采煤技术发展的历程 ， 基 于采煤技 术手段的变革， 提 出了智能化开采的 2种技 术模 式 智 能 自适应 开采技 术模 式和 工作 面 自动 化 可视 化远程 干预 半 智能 开采技 术模 式 ， 分 别对这 2种技 术模 式的 关键技 术进 行 了分析研 究 。研 究结果表 明 ， 2种技 术模 式 皆能 实现 智能 开 采并 满足 实际应 用 需求 ， 未 来 趋 向于 2种 模式 交 叉并列 发展 ， 以 实现采煤 工作 面的智 能控 制 。 关键 词 工作 面 自动化 ；煤炭 开采 ；智能化 开采 ；自适应 开采 ； 远 程干预 ；直线度 控制 ；自适应调 高 中图分类号 T D8 2 文献标志码 A 网络出版时间 2 0 1 6 1 0 2 8 1 6 2 4 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 6 1 0 2 8 ． 1 6 2 4 ． 0 0 7 ． h t ml Re s e a r c h o f i nt e l l i g e nt i z e d c o a l mi ni n g mo d e a nd k e y t e c hn o l o gi e s TI AN Ch e n g j i n B e i j i n g Ti a n d i Ma r c o El e c t r o Hy d r a u l i c Co n t r o l S y s t e m Co ． ，Lt d ． ，Be i j i n g 1 0 0 0 1 3 ，Ch i n a Ab s t r a c t I n v i e w o f a mb i g u o u s s t a t u s o f c o n c e p t ，mo d e a n d k e y t e c h n o l o g i e s o f i n t e l l i g e n t i z e d c o a l mi ni ng， t he pa pe r br i e f l y de s c r i be d c o nc e pt a nd d i f f e r e nc e o f u nma n ne d t e c hn o l o g i e s ， i nt e l l i ge nt i z e d t e c h n o l o g i e s a n d d i g i t i z a t i o n t e c h n o l o g i e s ．I n c o mb i n a t i o n wi t h t h e d e v e l o p me n t c o u r s e a n d t e c h n o l o g i c a l me a n s r e v o l u t i o n o f c o a l mi n i n g t e c h n o l o g i e s ， i t p u t f o r wa r d t wo k i n d s o f t e c h n o l o g y mo d e o f i n t e l l i g e n t i z e d c o a l mi n i n g ， n a me l y o n e i s t h e i n t e l l i g e n t s e l f - a d a p t i v e mi n i n g t e c h n o l o g y mo d e ，t h e o t h e r o n e i s t e c h n o l o g y mo d e o f wo r k i n g f a c e a u t o ma t i o n v i s u a l r e mo t e i n t e r v e n t i o n h a l f mo d e i n t e l l i g e n t d r i l l i n g．I t a l s o r e s p e c t i v e l y a n a l y z e d a n d r e s e a r c h e d k e y t e c h n o l o g i e s o f t h e t wo k i n d s o f c o a l mi n i n g t e c hno l o gy mo de ． The r e s e a r c h r e s ul t s s h ow t ha t t he t wo k i nds o f t e c h no l o gy m o d e c a n r e a l i z e i n t e l l i g e n t i z e d mi n i n g a n d me e t t h e d e ma n d s o f p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n，i t s d e v e l o p me n t t r e n d i s c r o s s i n g a n d p a r a l l e l i n g d e v e l o pme n t i n t h e f ut u r e，S O a s t o r e a l i z e i n t e l l i g e n t c o nt r o l o n c oa l mi n i ng f a c e ． Ke y wo r d s wo r k i n g f a c e a u t o ma t i o n； c o a l mi n i n g； i n t e l l i g e n t i z e d mi n i n g；s e l f a d a p t i v e mi n i n g；r e mo t e i n t e r v e n t i o n；s t r a i g h t n e s s c o n t r o l ；s e l f - a d a p t i v e a d j u s t me n t 0 引言 安全智能 、 绿色高效开采已成 为我 国煤矿开采 技术发展的主要方 向， 应用智能化技术 和装备实现 智能采煤是促进我 国煤矿 由劳动密集型向两化融合 人才技术密集型转变和煤炭行业 由数量、 速度型向 质量、 效益型转变 ， 提高煤矿安全生产保障的重要手 段 。从煤炭行业的发展历程看 ， 我国煤炭开采模式 收稿 日期 2 0 1 6 0 7 0 7 ； 修 回日期 2 0 1 6 0 8 2 2 ； 责任编辑 张强 。 基金 项目 国家高技术研究发展计划 8 6 3 计 划 资助项 目 2 0 1 3 AA0 6 A4 1 0 ； 国家能源装备技术专项资助项 目 2 0 1 5 1 7 8 0 。 作者简 介 1 9 7 9 一 ， 山东 费 县人 ， 副研 究员 ， 硕 士 ， 现 主 要从 事综 采 工作 面智 能 化控 制 技术 和 装备 方面 的研 发 工作 ， E - ma i l t c i t d ma r c o ． c o rn 。 2 0 1 6年 第 1 1 期 田成金 煤 炭 智能化 开采模 式和 关键技 术研 究 2 9 先后经历了人工镐刨 、 炮采 、 普采、 综采 、 自动化信息 化采煤等历史发展阶段 ， 特别是 过去 1 0余年来 ， 自 动化信息化采煤技术获得 了较快发展 ， 一批以数字 化和信息化为技术特征 的先进矿井应运 而生 ， 在智 能开 采关 键 技 术方 面取 得 了重 大 突 破 l 1 ] ， 为 智 能 开 采奠定了坚实的技术基础。澳大利亚等发达国家的 矿井 采用 综采 工作 面 自动化 控制 技术 实现 了少 人化 智能开采_ 2 ] ， 我国黄陵矿业采用国产综采工作面智 能化控制技术 和装备 实现了无人操 作、 1人巡视 的 智能化开采并得到了推广应用[ 3 ] 。但是针对智能开 采的概念和模式 、 技术路线 、 关键技术等 ， 还存在一 些模糊 的认 识 ， 笔者 着 重 从 这 几 个 方 面对 智 能化 开 采 的模式和关键技术进行综合研究 。 1 智 能化 开采概 念 和模 式分 类 1 ． 1 智 能化开采 概 念分析 近 年来 ， 随着 我 国智能 开采 技术 的发 展 ， 相关 单 位 和学 者从 自身 研究 角 度 出发 ， 针 对 智 能 开 采 技 术 提 出 了众 多概 念 ， 包括无 人 化或 少人 化技 术 、 智能 化 或智能化开采技术、 数字化信息化技术等， 由于没有 严格 的区分 ， 各方 根 据 自身 的 理解 给 出 了众 多 的定 义 ， 给从业者造成 了一些困扰 ， 笔者根据 自身的研究 作如下解读 。 1 无 人化 或 少 人 化 技 术 以 实 现 工 作 面 内无 人或 少人 操作 为 最 高 目标 ， 为 实 现 该 目标 可 以采 取 多种技术和手段 ， 只要保证工作 面内无人或少人并 实现正常采煤 即可， 因此， 所有的机械化、 自动化、 智 能化 等技 术 和产 品都是 为 实现无 人化 目标 服务 。基 于这个 目标 ， 在实现过程 中采用 的先进有效技术 可 称之 为无 人化 技术 J 。 2 智 能化 或 智 能 化 开 采 技 术 智 能 化 或 智 能 化开 采是 从 操 作 手 段 和 功 能 的 实 现 角 度 进 行 论 述 的 ， 表征的是根据特定采煤工艺实现采煤 的技术水 平的高低 ， 与手动操作采煤手段、 自动化操作采煤手 段相对应 ， 因此 ， 智能化开采技术的概念较能够体现 采煤 方式 的技 术水 平 。 3 数字化信息化技术 数字化信息化是从工 作面设备数据流的特征和交互方式的表述角度进行 论述的 ， 是表征工作面开采装备先进程度的一个指 标 ， 是用于衡量开采装备先进程度 的充分非必要指 标 ， 不能完全用于表征开采控制技术 的高低或先进 程度 。 ] 。 1 ． 2 智 能化开 采模 式分 类研 究 综合以上论述 ， 结合采煤技术发展的历程来看 ， 智能化开采模式基本上以采煤技术手段的变革为划 代特征较为合理 ， 因此 ， 智能化采煤技术用于表征当 前的技术发展水平较为合适 ， 无 人化和少人化作为 该种技术发展的 目标 。基于此 ， 根据我 国当前采煤 技术的发展现状 ， 提出了智能开采技术的 2种模式 一 种是 智 能 自适 应 开 采 技术 模 式 ， 另一 种 是 工 作 面 自动化 可 视 化 远 程 干 预 半 智 能 开 采 技 术 模 式 。 2种技术模式的 目标都是实现综采工作面的无人化 和少 人化 采 煤 ， 减 少 工 作 面 的 人 员 ， 实 现无 人 化 ， 间 接提升人员的安全水平。2种模式 的关键技术路径 对 比如 图 1 所 示 。 无人化 或少人化 广 _ j 远程实时操作技术 自动调度控制技术 现场场景远程呈现技术 直线度控制技术 人工调度控制技术等 自适应调高技术 工作面 自动化 水平控制技术等 可视化远 程干预 半智能 智能 自适应开采 开采技术模 式 技术模式 ， 采煤机记忆 自 动截割技术 综合 自动化技术I 液压支架跟机自动化技术 特点 运输系统 自动推拉技术 有人跟机操作 f 智能集成供液技术 端头 自 移技 术等 综采 成套装备 图 1 2种 模 式 的关 键 技 术 路 径 对 比 2种 技术 模式 的关 键技 术 路径 都 是 以综 采 成 套 装 备为 载体 ， 以综 采 自动化 技 术为共 同基础 ， 通过 发 展不同的技术方法实现综采工作面的无人或少人化 采煤 ， 提 升工 作 效 率 和保 障人 员 安 全 。无 人 化 或 少 人 化技 术应 是包 括 综 采 自动 化 技 术 、 智 能 自适 应 开 采技术和可视化远程干预半智能开采技术及其他路 径关 键 技术 的集 合体 。 2智能 自适 应开 采技 术模 式 智能 自适应开采技术模式是指根据上层控制系 统需 求 指令 自动 执行 调 度 ， 通 过 对 煤 层 赋 存 条件 和 环境因素的智能感知， 回采工作 面的采煤设备 自主 实现设备的自感知、 调节控制和任务动作 ， 完成整个 采煤 过 程和工 作 面 的支 护 、 推进 等过 程 ， 整 个过 程无 人工参与操作 ， 全部依赖工作 面的设备 自主实现采 煤过程的智能感知和控制。该种模式是采煤技术发 展的最终 目标 ， 是技术集成和应用的最高级形式， 由 于其核心关键技术未 突破 ， 暂 时还未有完整技术 的 具体实践， 但部分技术 已实现应用。 2 ． 1 关键技 术 1 直 线度 控制 和水 平控 制 技术 。直线 度 控制 3 O 工矿 自动化 2 0 1 6 年 第 4 2卷 技术可在工作面连续推进的过程 中， 保证综采装备 在工作面倾斜长度方 向上始终处于直线状态 ， 确保 输送机 、 支架排列整齐和连续推进 ， 避免推进过程中 工作面超百台液压支架和刮板输送机等重型设备排 列混乱 ， 导致无法连续推进和 因弯曲度过大导致设 备损坏等问题。国内通过多项技术手段对直线度控 制技术 进行 了试 验和验 证 ， 比较典 型 的有 以下几种 一 是在相邻液压支架安装传感器 ， 利用传感器感知 相对 位 置 实 现 工 作 面 液 压 支 架 找 直 控 制 的方 法 ； 二是 通过 寻 求 固定 的参 照点 进 行移 架 控制 ， 在液 压 支架上安装激光测距仪 ， 检测液压支架相对于煤壁 或 刮板 输 送 机 的位 置[ 8 ] ， 以消 除液 压 支架 与 刮板 输 送 机连接 销耳 之 间 的窜 动误 差 累积 ； 三 是 在 刮板 输 送机上进行激光定标 ， 在工作面建立二维坐标系， 通 过高清摄像仪拍摄 图像并 与标 准位置图像进行 比 对 ， 确定系统需要调整 的偏移量 。但这些方法均因 受制 于现场 的复杂 因素 ， 无法 推广 应用 。 水平控制技术是指根据预先绘制的三维地质模 型实 现对设 备 的俯 仰 和倾斜 控制 。三 维地质 模型 能 够精确反映煤层起伏变化、 倾 角、 断层等构造特征， 可指 导采 煤机 和刮 板输 送 机 实 现俯 仰 控 制 ， 难 点 在 于精 确绘 制三维 地 质模 型 ， 目前 国 内外对 此 项 技 术 进行 了相关研究 ， 采用惯导级的航空激光陀螺仪研 制了工作面高精度惯性导航系统 ， 结合高精度 的地 理信息数据 ， 绘制地质模型。 针对 以上 2项 关 键 技术 ， 澳 大 利 亚联 邦 科学 与 工业研究院 c s I R O 与澳大利亚采矿技术与装备研 究 中心 、 综 采 工作 面 自动 控 制 委 员会 等 科 研 机 构 自 2 0 0 1年起 开展 了联 合 攻 关 ， 并 于 2 0 0 8年 成 功 研 制 一 套综 采工作 面 自动 化 控 制 技术 以下 简 称 L AS C 技 术 ， 经 过 几 年 完 善 ， 至 2 0 1 5年 已 升 级 为 L AS C 第 二代 技术 。该技 术 的核 心 点包 括 以下 4个 方 面 采煤机位置的精确测量技术、 工作面 自动化矫直技 术 、 工作面 自动化水平控制技术和高级三维可视化 技 术 。该技 术 的工作 流程如 下 ① 通 过预 先获 取 地 质勘探数据和工作面两巷的掘进数据构建工作面三 维地质模型 ， 描绘 出工作面煤层大体分布情 况 的曲 线 图， 得到煤层顶底板在空间的绝对定位 ， 模型精度 达到5 0 mm， 能够准确反映出煤层的起伏 、 倾角和断 层等构造情况 ； ② 通过安装于采煤机上的高精度激 光光纤陀螺仪和惯导系统实现采煤机低速运动和高 振动状态下在工作 面的精确定位 ， 得到采煤机在工 作面的三维绝对定位数据， 并在采煤机行进过程中， 利 用该数 据对 三维 地质模 型 的空 间绝对 数据 进行 及 时修正， 全程定位误差达到 1 0 0 mm； ③ 工作面 自动 化矫直技术涉及 的系统包括 L AS C控制系统 、 采煤 机精确测量定 位 系统 和液 压支架 电液 控制 系统 ， 三方联动实现工作面的 自动矫直。每当完成一个方 向的割煤后， 采煤机精确测量定位 系统 即可描绘 出 推进方向上的采煤机行走 曲线 图， 该 曲线 图的绝对 定位 可 与 三 维 地 质 模 型 绝 对 定 位 进 行 比较 ， 得 到 2个端点的绝对定位 ， 将 2个端点连成 的直线作 为 本次的目标线 ， L AS C系统指示液压支架 电液控制 系统完成支架的推溜 ， 以弥补误差 ， 实现工作面设备 的矫直 ， 控制误差达到 5 0 mm； ④ 工作 面的水平控 制技术涉及的系统包括 L A S C控制系统 、 采煤机精 确测量 定位 系统 和采煤 机控 制 系统 。根据 三维 地质 模型的数据 ， 采煤机控制系统控制采煤机完成俯仰 、 倾斜和滚筒 的高度调节控制， 当工作面出现变化时 ， 采煤机 司机对采煤机实施人工操作和调节 ， 完成本 刀割煤后 ， 采煤机精确测量定位系统绘制完成实际 的采煤机三维数据图， 并与三维地质模型实时比较 ， 对其进行修正 ， 作为下次采煤机割煤 的依据。 2 自适应调高技术。自适应调高技术包括煤 岩界面 自动识别感知技术和智能化控制技术 。煤岩 界 面 自动识 别 感 知 技 术用 于智 能 自适 应 开 采 过 程 中， 采煤机行进时可根据煤层 的赋存弯 曲程度 自动 调节滚筒高度 ， 正常割煤， 避免滚筒割到顶 、 底板 的 岩石， 实现高效率 割煤和保障煤炭 的高质量。此项 关键技术是实现无人 自动化开采的前提条件 。国内 外已将 2 O余种理论方法用于煤岩界面 自动识别技 术的研究 ， 包括 7射线 、 振动频谱传感 系统 、 测力截 齿、 同位素 、 噪声 、 红外线、 紫外线 、 超声波 、 无线 电 波 、 雷 达探 测等 ， 还有 基 于多种探 测方 式 的多 种算 法研究 ， 包 括基 于高斯 混合 聚类 的煤 岩识别 算 法 、 基于小 波域 非对 称 广 义高 斯模 型 的煤 岩 识别 算 法 ] 、 基 于 AN F I S的 多 信 息 融 合 煤 岩 识 别 方 法Ⅲ] 、 基于 Me a n s h i f t 算法的识别方法[ 1 幻等 ， 但 因 煤岩赋存 的多样性 ， 目前都未有成功应用 ， 成为制约 自适应调高技术发展的主要因素。智能化控制技术 是指对采煤机滚筒 的实时高度进行调节的技术 ， 该 技术的依据是煤岩界面 的识别 曲线 ， 核心在于实时 响应性能， 已达到几十毫秒的控制延时。针对记忆 截割的智能控制技术 目前 已较为成熟 ， 唯一不 同点 在于已知界面识别 曲线和 实时界面识别 曲线 。因 此 ， 自适应调高技术的难点在于煤岩界 面的 自动识 别感知。 自适应调高技术是智能 自适应开采技术模 式 的核心 关键 技术 ， 是衡 量 该 模 式 能否 成 功 应 用 的 2 0 1 6年 第 1 1期 田成金 煤 炭智 能化 开采 模 式和 关键技 术研 究 3 1 最重 要 指标 。 3 自动调度 控 制技术 。 自动 调 度控 制 技术 是 “ 按需生产” 模式， 智能控制系统依据煤 炭需求量智 能控制采煤机的采煤速度 、 推进速度 。其 中煤炭需 求量是最主要的输入参数 ， 煤层厚度、 工作面倾角、 瓦斯、 水文 、 主运输胶带系统的运输能力等参数作为 辅助参数 ， 系统根据生产需 求量 ， 综合参考辅 助参 数 ， 计算 出采煤机的采煤和推进速度 ， 智能调控工作 面各设备依据该模型实现智能化生产 。该技术正处 于研究中， 目前并 无实际应用 ， 但部分 技术 已获得 应用 。 2 ． 2 应 用情 况 澳大利亚布 尔加矿应用 L AS C技术 实现 了综 采工作面的 自动化控制 。该综采工作面倾斜长度为 4 0 0 m， 煤层厚度 为 3 ～3 ． 2 m， 工作面走 向长度为 3 4 0 0 m； 整体控制系统 以 L AS C控制系统为核心， 配 套使 用 J OY成 套 综 采 装 备 和 液 压 支 架 电液 控 制 系 统 RS 2 0 S 。通 过 应 用 L AS C控 制 系统 ， 该 工 作 面 工人数 量 减少 到3人 ， 1 人操 作采 煤机 ， 1 人 操作 液 压 支 架 ， 1人 巡 视 工 作 面 。直 线 度 控 制 精 度 达 到 5 0 mm， 减轻 了支 架 操 作 工 人 的劳 动 强 度 。该 系 统 可通 过模 型模 拟采 煤机 行走 过程 中顶 底板 的起 伏 情 况 ， 通过 软件技 术 预知前 方 的煤 层水平 分 布情 况 ， 实 现工作面设备的水平控制。 3 工 作 面 自动 化 可 视 化 远 程 干 预 半 智 能 开 采 技术模 式 由于 实现 智能 自适应 开采 技 术模式 目前面 临着 一 系 列难题 ， 一 些关 键技 术难 以 突破 ， 如 自动调 高依 据 的赋存曲线的煤岩分界技术 、 工作面采煤设备经 过多次移架推溜后序列化的位置排列不整齐等 ， 非 常 需 要 一 种 能 够 绕 开 这 些 关 键 技 术 的 方 法 ， 以 另 一种 思路 和技 术路 线解 决 回采工 作 面 的智 能无 人 化 采煤 问题 ， 因此 ， 提 出了工作 面 自动化 可视化 远 程干预半智能开采技术模式 以采煤机、 液压支架、 刮板输送机等设备为控制对象 ， 通 过建立 以工作面 运输巷集控 中心为控制枢纽的智能控制系统实现 回 采工作面的自动化控制； 以全工作 面的视频系统为 监视手段 ， 操作人员在监控中心实 时监视智能化采 煤过程 中的设备 ， 对 自动化运行过程 中没有按照程 序要求完成 的设备进行实时人工远程干预。通过积 极 的实践 ， 该种技术模式获得了典型的示范应用。 3 ． 1 关键 技 术 1 远程实时操作技术 。远程实时操作技术是 可视化远程干预半智能开采技术 的控制执行环节 ， 可针对工作面记忆割煤和跟机 自动化过程 中出现的 变化和设备 动作不 到位 的情 况及 时作 出调 整_ 1 。 该技术的实施主要包括 3个方面 一是需要研制位 于工作面运输巷集控 中心 内以液压支架 、 采煤机模 型为依据的远程操作台， 使得远程干预操作准确 、 快 速 、 实 用 ； 二 是 需要建 立 综采 工作 面 的工业 以太 网与 现场总线深度融合的网络传输系统口 ， 增强远程干 预 的实 时性 ， 工 作 面液 压 支 架 2 0 0个 节 点 的远 程 控 制延 时要尽量小于 5 0 0 ms ， 以有效解决液压支架远 程 实 时控 制 难 题 ， 采 煤 机 的 远 程 控 制 延 时 要 小 于 3 0 0 ms ， 以 有 效 解 决 采 煤 机 远 程 实 时 控 制 难 题 ； 三是需要研发软件控制平 台， 实现综采 工作面过程 数据 监控 、 视 频监 控 、 三维 虚拟现 实 、 人机 交互 输入 、 语音对讲 、 视频通话等功能的融合统一， 能够实现可 靠 、 灵 活 、 便 利 的远 程实 时操 作控 制 。 2 现场 场景 远程 呈现 技 术 。现 场 场景 远程 呈 现技术是指将综采工作面内的整体状态以画面形式 在远程实时操作 台实时呈现的技术 ， 用于操作人员 远 程 实时观 察 工作 面 内采 煤机 滚 筒 、 液 压支 架 、 刮板 输 送机 的状 态 ， 当发 现 工 作 面 设 备偏 离原 有 轨 迹 或 工作面情况有变化时 ， 操作人员通过 远程操作 台对 工 作面设 备 进行 单 独操 作 ， 例 如 当液 压 支 架 的动 作 不 到位 或者 采煤 机滚 筒遇 到顶 板变 化 时进行 人工 远 程 干预 调整 。该 技术 主要 包括 现场 场景 的智 能捕 捉 和感 知 、 智能 追踪 和接 力 、 实时 性智 能处 理 和画面 拼 接呈现技术n ， 最终结果和要求是操作人员在远程 操作 集控 中心可 实时 连续地 监 视采煤 机 前后滚 筒 的 状态 和全 工作 面 的状 况 。 3 人 工调度 控 制技 术 。人 工调 度 控制 技 术相 对于智能调度控制技术 ， 同样是 “ 按需生产” 模式 ， 由人 工依 据需 求量 控 制 采 煤 机 的采 煤 速度 、 推进 速 度 ， 使综采设备满足生产 的实际要求 。煤炭需求量 是最主要的输人参数 ， 煤层厚度 、 工作面倾角、 瓦斯、 水文 、 主运输胶带系统 的运输能力等参数是辅助参 数 ， 通 过这 些参 数计 算 出采 煤 机 的 采 煤 速度 和 推 进 速 度 ， 整个 过程 的计 算 和推断 由人 工完 成 ， 并 由人 工 实施远程控制以完成智能采煤 ， 该 技术 已获得成功 应 用 。 3 ． 2 应 用情 况 黄陵一号煤矿 1 0 0 1工作 面应用综采智能控制 系统 S AM 系统 实 现 了智 能 化 采 煤 。该 工 作 面 煤 层 厚度 为 1 ． 1 ～2 ． 7 5 m， 平 均采 高为 2 ． 2 2 m， 工 作 面长度为 2 3 5 m， 工作面走向长度为 2 2 8 0 m。控制 3 2 工矿 自动 化 2 0 1 6年 第 4 2卷 系统配套使用液压支架 电液控制系统 S AC型 和 采煤机控制系统。通过应用该套智能系统 ， 实现 了 “ 无人操作、 1人巡视” 可视化远程干预型智能化采 煤 ， 实现 了“ 工 作 面运 输巷 监控 中心 2人可 视化 远程 干预控制 ， 工作面内 1人巡视” 常态化连续运行 ， 月 产量达 1 7 ． O 3万 t ， 年生产能力达 2 0 0万 t以上 ， 生 产效率提高 了 2 5 ％， 生产作业人员 由 1 1 人递减 至 3人 ， 年节约人工成本 7 0 0多万元 ， 安全生产水平获 得 较大 提升 [ 1 。 4结 语 针 对综 采现 实条件 和技 术发 展态势 对智 能开 采 技术模式进行了研究 ， 提出了煤炭智能开采 的智能 自适 应开 采技术 模式 和工 作面 自动化 可 视化远 程 干预半智能开采技术模式 ， 并对这 2种开采模式的 关键技术进行了分析研究 。研究 结果表明， 2种技 术模式皆能实现智能开采并满足实际应用需求 ， 未 来 2种技术模式将逐步实现融合统一， 交叉并行 、 相 互融合 ， 向一体化方 向发展。 2种技 术模 式 的应 用虽 然有 效 满 足 了现 阶段 煤 炭智能开采发展的需求 ， 取得了成功应用 ， 但部分核 心技术仍然需进一 步攻关和继续完善 ， 以满足各种 地 质条件 下智 能开 采 的需 求 。 1 基于煤岩界面 自动识别的智能调高技术。 我国煤炭市场对煤炭质量和资源 回收率的高要求迫 使采煤机严格按照煤层的赋存曲线割煤 ， 因此 ， 智能 调高技术需进一步攻克 ， 其核心在于煤岩界面的 自 动识别 。 2 恶劣环境下高清晰视频呈现技术 。针对工 作面 自动化 十可视化远 程干预半智能开采技术模 式 ， 现 场场 景远程 呈现 技术 受制 于现 场环境 ， 当工 作 面出现大量粉尘时， 工作面能见度降低 ， 技术应用受 到较大限制， 因此， 需进一步研究融合应用热成像 、 图像识别与视觉增强等多种技术 ， 以解决工作面恶 劣环境下的视频监控难题。 3 智能调度控制技术。智能调度控制技术是 煤矿智能化开采技术的重要特征 ， 是采煤工作 面实 现智能开采的综合决策技术 ， 目前受煤矿整体智能 化控制技术水平较低的限制 ， 发展较为缓慢 ， 因此 ， 需进一步攻关 ， 以解决工作面智能化与矿井层面控 制和需求的智能衔接难题。 参考文献 [1 ] 王虹． 综采工作面智能化关键技术研究现状与发展 方 向[ J ] ． 煤 炭科 学技术 ， 2 0 1 4 ， 4 2 1 6 0 6 4 ． [ 2] 王金 华 ， 黄乐亭 ， 李首滨． 综采工作面智能化技术 与装 备的发展E J 3 ． 煤炭学报 ， 2 0 1 4 ， 3 9 8 1 4 1 8 1 4 2 3 ． [3 ] 黄曾华． 综采工作面 自动化控制技术 的应用现状 与发 展趋势[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 3 ， 3 9 1 0 1 7 - 2 0 ． [4 ] 孙继平． 煤矿信息化 与 自动化发展趋势 [ J ] ． 工矿 自动 化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 4 1 5 ． [5] 王 国法． 综 采 自动化智 能化无人化成套技术 与装备发 展方向口] ． 煤炭科学技术 ， 2 0 1 4 ， 4 2 9 3 0 3 4 ． [6] 付 国军 ． 自动化 综采 工作 面概 念探 讨 [ J ] ． 工 矿 自动 化 ， 2 0 1 4 ， 4 0 6 2 6 3 0 ． [ 7] 张 良， 李首滨 ， 黄 曾华． 煤矿综采工作 面无人 化开采 的 内涵与实现 [ J ] ． 煤炭科学技术 ， 2 0 1 4 ， 4 2 9 2 6 2 9 ． [ 8] 牛剑峰． 综采工作面直线度控 制系统研究E J ] ． 工矿 自 动化 ， 2 o 1 5 ， 4 1 5 5 - 8 ． [ 9] 黄韶杰 ， 刘建功． 基于 高斯混合 聚类的煤 岩识 别技 术 研究[ J D ． 煤炭学报 ， 2 0 1 5 ， 4 0 2 5 7 6 5 8 2 ． E l 0 ] 孙继平 ， 陈浜． 基 于小波域 非对称 广义高 斯模 型 的煤 岩识别算法 [ J ] ． 煤炭学报 ， 2 0 1 5 ， 4 0 2 5 6 8 5 7 5 ． [ 1 1 ] 刘 俊利 ， 赵豪杰 ， 李长有． 基于采煤机滚筒截割振 动特 性的煤 岩识别方法 [ J 3 ． 煤炭科学 技术 ， 2 0 1 3 ， 4 1 1 0 9 3 95 ． [ 1 2 ] 江静 ， 朱元忠． 基于 Me a n s h i f t 算 法 的煤岩分 界识 别 E J 3 ． 工矿自动化， 2 0 1 5 ， 4 1 4 7 4 7 7 ． E 1 3 D 田成金 ， 魏文 艳 ， 朱 小林． 基 于 S AC型 液压支 架 电液 控 制 系统 的 跟 机 自动 化 技 术 研 究 [ J ] ． 煤 矿 开 采 ， 2 0 1 2， 1 7 2 4 6 5 O ． [ 1 4 ] 田成金． 薄 煤层 自动 化工 作面 关键 技术现 状 与展 望 E J J ． 煤炭科学技术， 2 0 1 1 ， 3 9 8 8 3 8 6 ． [ 1 5 ] 牛剑锋． 无人工作面智能本安型摄像仪 研究[ J ] ． 煤炭 科学技术 ， 2 0 1 5 ， 4 3 1 7 7 8 0 ． [ 1 6 ] 袁建平． 黄 陵一号煤矿薄煤层综采工作面智 能化控制 系统的研究E J 3 ． 山东煤炭科技， 2 0 1 4 1 1 1 9 8 2 0 0 ．