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257 科技与应用经济与社会发展研究 浅谈综采智能化开采技术及发展前景 河南能源义煤公司新安煤矿 裴阳阳，周福喜 摘要煤矿综采工作面是原煤生产的一线，也是生产经营环境最恶劣、危害最大的地方。近年来，在国家重大数据战略、“互联网 ”行动 计划和新一代人工智能产业等三大行动计划发展的一系列重大行动计划的指导下，煤矿企业加大了智能化工的推广应用。综采智能化开采技 术越来越先进，在日常工作中应用广泛。因此，本文将简要阐述综采智能化开采技术的应用及发展前景。 关键词综采智能化；开采技术；发展前景 一、液压支架电液控制系统发展历程 近十年来， 煤矿开采技术和设备发展迅速。 综采工作面经历了机械化→自动化→智能化开 采。 液压支架电液控制系统的开发有三个进程 第一个进程是自主研发阶段，从八十年代中期 到九十年代末，1 9 9 4 年，国内第一台 Y T 型液 压支架是电液支架。该控制系统已在大同马家 梁矿 1 8 3 个工作面进行了试验和应用。第二个 进程主要是引进先进技术并加以革新。 1 9 9 7 年， 中国引进了第一套液体压电支架电液控制系 统。2 0 0 8 年推出首款具有自主知识产权的液 体压电支架电液控制系统在宁煤石沟一矿的应 用得到了迅速推广使用。第三阶段是液压支架 智能化创新阶段，依托 2 0 1 1 年国家智能制造 立项研发液压支架智能电液控制系统及其成 套安装监控实现创新更进一步。 二、综合开采中智能采矿技术的发展历程 综采智能系统是在液压支架电液控制系 统的基础上，通过提高感知、传输和智能控制 能力，达到自适应掌握的结果。液压支架的电 液控制系统经过压力、行程等传感器的装置， 根据采煤机的工艺和采煤机的位置，实现对随 动机械的自动控制。综采智能控制系统的发展 阶段分为以下几个阶段。 （一）第一阶段2 0 1 2 - 2 0 1 4 年 提出了“智能控制 远程干预”的智能开 采模式，开发了国内首套液压支架智能控制系 统，开发了智能远程作业技术平台。 （1 ）实现液压支架的智能传感和控制功 能。液压支架姿态感知 - 倾角传感器、护板回 收感知 - 接近传感器、工作面采高测量 - 高 度传感器；煤壁智能支架控制、 护板姿态控制、 大采高支架反倾控制、采煤机防碰撞控制、放 顶煤机构位置控制、 充填和夯实机构位置控制。 （2 ）建立工作面高速工业以太网。（3 ）设立 工作面视频体系。人类的视听感官延伸到工作 面。通过在工作面安装摄像头，对采煤机进行 实时跟踪，自动完成视频跟踪推送、视频拼接 等功能，为工作面的可视化远程监控提供“身 临其境”的视觉体验，指导远程生产。（4 ） 实现了工作面的远程控制。在槽道监控中心 / 地面控制室设置远程控制台，经过数据通信达 到对工作面液压支架的远程操控的目的。 （5 ） 采煤机记忆切削技术。依照演示刀记载的工作 数据、姿态数据和滚筒高度踪迹，进行智能操 作， 形成记忆切割模板。 在自动切割的程序里， 持续改正偏差，达成自主调高、卧底、加减速 等性能。并且还创造出了预防采煤机钢丝绳从 槽内脱落的设施，解决了采煤机钢丝绳需要专 人看管的问题。 （二）第二阶段 2 0 1 5 - 2 0 1 6 年 （1 ）工作面直线度控制系统 利用惯性导航平台的机载激光陀螺研制 了工作面高精度惯性导航系统，研制了高精度 磁致伸缩行程传感器和双速控制阀，实现了液 压支架的自动精确滑动，解决了这一问题工作 面直线度控制。 （2 ）工作面高清视频系统 为实现高清晰度视频，研制了本安型自除 尘高清云台摄像机。同时，研制了矿井红外热 像仪。 其主要功能有 粉尘穿透、 采煤机诊断 （温 度）。综采工作面首次实现全景视频拼接，视 频图像绝对延时不低于 3 0 0 m s ，摄像机之间的 重叠视场大于 2 0 ，视频通道数不大于 1 0 的 多路视频拼接算法不小于 2 0 0 m s 。 （三）第三阶段2 0 1 7 - 2 0 2 0 年 依托国家重点研究开发项目“智能开采安 全技术与装备研发”，展开以“透明工作面” 的智能开采技术与装备研制为基础，达成“透 明开采”。 （1 ）工作面轨迹检测机器人的研究与开 发。（2 ）解决基于云计算的远程智能服务中 心问题。（3 ）全智能（人工智能）自适应采 矿技术。研究解决复杂地质条件（如大倾角） 下液压支架的高可靠性智能自适应控制问题。 研究并解决了自动放顶煤过程中的煤矸石识别 自适应控制问题。 三、智能采矿技术在综合开采中的应用建议 综合采矿智能开采技术的成功实施，管理 的因素也决定了项目的成败除去技术、地质条 件因素以外的又一个关键点。 （一）理念第一 思想和信念的统一，动员宣传实施智能化 生产的意义与紧迫性，消除员工顾虑，扫清思 想障碍， 以实现智能化无人开采为 “标志工程” 。 （二）充分参与 集团公司到片区团队的员工要积极参与， 特别是要充分发挥现场的作用，激发带动一线 员工的创造力和主动性。 （三）管理到位 摆脱原有煤矿管理经验的束缚，将管理重 心从劳动密集型转向人才技术密集型转型。 四、综采智能化开采技术的优势 智能综采工作面的建设解放了生产效率， 提高就业效率，改善职工的工作环境，确保生 产安全。智能综采工作面技术的实施，一是将 工作面工人由原来的 1 4 人减少到 3 人，再加 上 2 人在地面操作控制台，就可以完成采煤任 务，达到减少工人和提高效率的目的，降低生 产中的安全系数。二是在管理上，减少了人员 冗余，减少了直接接触粉尘的可能性，在安全 通风和职业病防治方面发挥着不可替代的作 用。三是降低设备故障率。例如，在传统操作 过程中， 采煤机的高温报警如果人为干预屏蔽， 可能会导致采煤机截割电机烧毁，在一定程度 上影响矿井的安全高效生产。但在智能化开采 中，采用联锁操作，操作人员只起到了干预作 用，没有直接操作设备，设备及时维护、维修 起到了关键作用。 五、智能采矿技术在综合开采中的发展前景 无论是目前的“可视化远程干预”智能综 采还是基于工作面直线度控制的智能综采，都 只是实现智能无人开采的有效技术途径。严格 来说，这两种方式都离不开人类的智慧。要充 分发挥机器和人的优势，避免人的缺点。 （一）智能自适应 借鉴国内航空航天、导航等领域广泛应用 的惯性导航技术，将其引入煤矿井下精密定位 系统中。在综合应用惯性导航技术的基础上， 逐步实现了矿山设备的自主导航功能。 （二）机器人采矿 增加了视觉、听觉、振动、雷达等智能传 感器功能，实现了机器人的控制功能，进一步 提高了无人工作面的智能化程度，实现了机器 人采矿。 六、结束语 智能综合开采技术在传统煤炭生产中的 探索性应用， 展示了煤炭企业未来的发展方向。 同时，推动这项技术的实施，矿山企业未来的 建设和发展方向得到明确。 参考文献 [1]孙强，宋广占，薄文忠.浅谈煤矿综 采工作面智能化开采[J].山东工业技 术.201808