煤矿综采工作面无人化开采技术研究.pdf

当代化工研究 Modern Chemical Research DD2020 16 技术应用与研究 煤矿综采工作面无人化开采技术研究 *王金鑫 大同煤矿集团挖金湾煤业公司山西037000 摘耍对于每一个矿工来说，煤矿的开采十分餉危险，为了更好的保证开采人员的生命安全，最新的科学技术也应用到了煤矿开采中， 使用了无人化的开采技术，但是相关的技术还有一些的不成熟，所以本文针对这样的情况提出了相关的建议，来更好的为我国的煤矿综采 发展提供帮助” 关键词煤矿；综釆工作面；无人化开釆 中图分类号TD823. 97 文献标识码A Research on Unmanned Mining Technology in Fully Mechanized Coal Mining Face Wa n g Jin xin Wa jin wa n Co a l Min e Co mpa n y, Da to n g Co a l Min e Gr o up, Sh a n xi, 037000 Abstracts For every miner, coal mining is very dangerous. In order to better ensure the life safety of miners, the latest science and technology, unmanned mining technology, are also applied to coal mining. However; the related technologies are still immature. Therefore, this paper puts forward relevant suggestions to better help the development offiilly mechanized coal mining in China. Key words coal mine； ； fiilly mechanized working face； ； unmanned mining 引言 随着我国经济的不断发展，对于煤炭资源的需求也是越 来越多，我们国家的煤炭资源十分的丰富，分布也是十分的 广泛，但是煤矿开采的技术仍然很陈旧，严重影响了开釆的 效率，需要对于开采技术进行革新，使用全新的技术，所以 在许多煤矿开始使用综采工作面的无人化开采技术，效果也 是十分的显著。 1 影响煤矿综采工作面无人化开采情况 ⑴环境因素 在使用无人技术来开采煤矿的时候，会受到环境的严重 影响，在地层含有很多的瓦斯、积水等，都会严重阻碍煤矿 的正常开采。 ⑵技术因素 在开采煤炭的时候，使用了自动化的开釆技术，可以大 大提高开采效率，但是和人工相比，在识别煤岩分界、煤岩 识别的过程中还仍存在差距，不能模仿人的正常运作，相关 的技术仍然在研究中，所以遇见开采面较为复杂的时候，无 人化的开采技术难以实现。 G设备因素 使用无人化开采的过程中，需要使用大量的机械，要保 证使用的机械具有很高的自动化水平，可以稳定的运行，比 如说，采煤机可以实时的进行故障的诊断，要具备记忆截割 的功能。使用综采无人化技术的时候，要及时的检测到开采 机械的情况，保证和操作人员的实时沟通，实现健康延迟的 目的。 2.传统煤炭开采技术中的问题 1破坏了周边的环境。传统的煤炭开采可以充分的 将地层中的煤炭资源进行开采，目前的新式技术开采不能取 代传统的开采技术，但是传统技术的缺陷也是十分的明显， 开采技术十分的落后，而且对于开采人员的安全得不到充分 的保障，在开采的过程中，严重的破坏了周边的环境，严重 还会引发地表的塌陷，出现滑坡、泥石流等自然灾害，严重 影响周边居民的安全，即使在开采结束后，将矿洞回填，但是 地质结构发生了改变，稳定性不如从前，具有一定的危险性。 2 破坏了水资源。在开采煤炭的过程中，会挖出大 量的岩石、泥土等，导致了地下水位发生了变化，使得淡水 资源更加的短缺，破坏了水资源的生态循环，生态环境遭到 破坏。我国也是一个水资源不丰富的国家，大规模的开采煤 炭，会严重破坏水循环，阻碍了经济的发展。 3 瓦斯的处理不完善。在煤炭开采过程，总是伴随 着瓦斯泄露的问题，所以企业要采取相应的措施来保证开采 人员的安全，但是在具体的操作会出现许多的问题，实施的瓦 斯处理系统存在着一定的缺陷，如果瓦斯没有做好处理，它是 一种易燃易爆的气体，严重的影响了开采人员的安全，许多的 煤矿事故都是因为瓦斯泄露引起的，企业要引起重视。 3.煤矿无人开采工作面的相关技术 ⑴煤岩的自动识别 在使用无人开采技术中，煤岩的自动识别是十分重要 的，也是无人开采技术的重要组成部分。自动识别技术采用 了红外线、紫外线、超声波、雷达探测等的方式，可以及时 将煤炭和岩石分别，使用的技术就是记忆程序控制系统以及 震动频谱传感系统，这两个技术相比，记忆程序控制系统更 为重要，可以分辨出煤岩的分界，而震动频谱系统主要是应 用于岩石十分复杂的区域，可以将底下的具体情况通过频谱 的方式展现出来，来帮助相关的操作人员使用无人开采技术 来开采煤炭。但是由于目前的技术瓶颈煤岩自动识别技术在 岩石较多的地方识别的效果不好，所以在未来的研究方向 中，要更大的提升煤岩传感器的自动识别功能以及更加稳定 的控制方面，这样就可以使用综釆工作面无人化开釆应用于 更多的场景中。 ⑵釆煤机自动寻址技术 使用无人化开采技术的时候，操作人员使用信号功率更 好的通讯系统可以准确的定位到釆煤机的位置，更加精准的 开采煤炭，来更好的提高煤矿的开采效率，所以使用一个符 当代化工研究 Modern Chemical Research54 技术应用与研究 2020 ・ 16 合中国地质实际的定位系统十分重要，要对目前使用的采煤 机定位系统采取优化，主要是以下几个方面 ① 要建立一个采煤机的动力模型，由于地质情况是不 确定、随机的，所以采煤机的设计要符合复杂多变的地质情 况、水文状况等周边环境，所以要建设一个完整的采煤机动 力模型，保证采煤机在工作的时候是一个更好的状态，所以 需要许多的数据来更好的反映采煤机的工作情况，对于采煤 机的设计人员也提出了更高的要求。 ② 保证数据的精确。对于采煤机的正常运行，制造的企 业需要给动力模型提供更多的数据支持，比如说采煤机的运 动时的加速度、位置坐标的改变，在这个基础上建立一个高 度自主地定位系统来保证采煤机运行时的整体稳定。 ③ 采煤机的惯性传感器和日常的工作息息相关，由于地 质条件的不一样，不同的定位模式也会使得采煤机的工作情 况不同，要使用模拟采煤机工作时的情况，使用航位推算补 偿法，把各个影响因素进行考虑，这样的话，可以设计一条 比较合理的采煤机运动路线，来更好的减少误差的发生，但 是由于相关技术的不成熟，所以实际的效果并不明显，需要 加强航位推算系统的工作，用相关的位置计算，来保证采煤 机的位置准确。 ⑶ 釆用 智能开釆技术 无人化开采技术组成的部分主要是智能检测、安全情况 分析、自主判断等的系统。使用智能检测技术可以将采煤机 的所有行为处于监控中，更好的帮助釆煤设备的内部情况实 时反馈给操作人员。自主判断是一个决策系统，可以实现地 上和地下的双向传递，来保证无人采煤的智能化。智能开采 系统搭载了一个资源丰富的数据库，可以帮助生产提供可视 化的三维数据，提高了无人采煤的直观性，加强了煤矿无人 开采的信息建设，相关的工作也会更加的真实、准确。但是 相关技术还未成熟，所以需要组织协调、维护，帮助开釆技 术更好的发展。 4.无人化开采技术的优势和劣势 ⑴无人化开采的优势 在开采煤矿的工作中，采矿人员的安全问题是重中之 重，不仅仅是人为的因素会影响到采矿人员的安全，自然环 境也会影响到人身安全。采煤人员的安全受到多种多样的自 然灾害的影响，比如瓦斯、水、地质灾害等，人为因素只 是其中很小的一部分，还有许多的因素是不可控制的，也是 无法预料的，所以在发生灾害之后，很难做出完善的应对方 式，不能很好的保障采煤人员的安全，所以开始采用无人采 煤技术来代替之前的釆煤方式，无人采煤技术就是将煤炭的 开釆、处理都实现智能无人化，使用专门的机械来操作，保 障了采煤人员的安全。只需要技术人员在地上操作相应的机 械远程控制就可以，对于采煤技术来说是一个巨大的进步。 使用机械来代替人力，大大提升了煤炭的开采效率，之前的 人工开采会受到许多条件的影响，而机械开采则没有太多的 条件，提高了煤炭质量。 ⑵传统煤炭开采的劣势 煤炭的开采和许多的因素有关，比如说周边环境、技 术限制等，要想实现无人开采，就要将机械安装在一个平稳 的平面，保证操作人员可以顺利的操作。但是我国大部分的 煤炭资源存储在断层褶皱或者是火成岩侵入的地方，复杂的 地势环境导致了无人开采技术不能广泛的使用，导致相关的 技术发展受到限制。总的来说，无人开采的技术应用不太广 泛，需要培养操作人员，如果没有合适的平台，就需要人工 修建，需要花费大量的资源，导致了较高的修建成本，污染 了周边的环境，所以无人开采的技术受到了严重限制，如果 仅仅是依靠传统的煤炭开采技术，导致了开采的效率不高， 所以需要更好的提升开采技术，减少在开采过程中的技术限 制，确保煤炭资源可以顺利的开采。 5. 煤矿综采工作面的无人开采技术的发展 1结合多传感器技术 在目前的煤矿开采阶段，对于资源的勘探主要是使用 传感技术，虽然可以满足生产的需要，但是使用无人开采技 术，之前的测量技术不能满足需要，无人开采技术需要更多 的数据，目前是远远不能满足的，就要使用多传感器技术， 大大的提高无人开采技术的发展。 ⑵ 兜善相关的软件系统 在使用智能化开采系统的时候，要注意将所有的子系统 整合，就是紧密的联系所有的系统，可以实时的将数据共享， 形成一个有机的整体。在应用无人化智能开采技术的时候，意 外情况的出现是不可避免的，所以就要和相关的智能化软件结 合，大大提升整个系统的智能化，在目前的发展中看，互联网 技术可以完美地和智能技术相适应，可以保证智能设备的良好 运行，大大提高综采工作面无人化开采技术的发展。 ⑶应用LIFI网络 由于无人开采的机械处于地下，所以导致了信号的传输 不太理想，需要使用最为先进的无线网络技术，而LIFI技术 是一种十分先进的连接技术，将芯片放置在需要的设备中， 采用光频谱来进行传递，保证了信息的实时接受。使用这种 网络可以确保系统的正常运行，十分适合严格的地下环境， 为了保证煤炭开采的正常运行，使用LIFI网络传输技术正在 变得更加普遍，同样也促进了无人化开采技术的发展。 6. 结束语 在煤炭资源的开采过程中，最为注意就是开采人员的安 全，为了更好的保障相关人员的安全，无人化的开釆技术开 始应用，是一个新的发展方向，文章对于这个方向提出了相 关的建议，希望煤炭开采企业可以引起重视，保障煤炭开采 人员的人身安全。 【参考文献】 [1] 杜岩,孟国营，张瀚文，张妙恬，冯禹.煤矿综采工作面输送 设备嵌入式监控平台设计[J].工矿自动化,2014, 4007 96-9 [2] 张良，李首滨,黄曾华，王旭鸣.煤矿综采工作面无人化开采 创内涵与实现[J].煤炭科学技术,2014, 4209 26-2951. [3] 许满贵，刘欣凯,文新强，何鹏程,朱兆伟.煤矿综采工作面 粉尘分布及运移规律研究[J].西安科技大学学报,2014, 3405 533- 53 ⑷ 杨利莎.基于RS-未确知理论的煤矿综采工作面餉安全评价 应用研究[D].河北工程大学，2014. [5] 司学军.华亭煤矿综采工作面危险源辨识与评价研究[D], 西安科技大学，2015. [6] 安泽,张江云.煤矿综采工作面顶板灾害预警指标及应用研 究[J].煤炭科学技术,2015, 4305 37-41. 【作者简介】 王金鑫 1990-,男，山西朔州人，本科，助理工程师，大 同煤矿集团挖金湾煤业公司；研究方向智能化综采工作面.