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煤矿综采工作面智能化技术及装备发展研究

2021-04-27 16:07 | 人气:429
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  摘 要:随着信息技术的不断发展,在煤矿综采工作面中应用智能化技术与设备可以显著提升煤 矿开采效率,减少人力的投入,提高煤矿开采过程的安全性和可靠性。本文主要针对煤矿综采工作面智能化技术进行探讨,指出综采工作面智能化技术与装备的未来发展方向,希望能够进一步提升煤矿综采工作面和相应设备的自动化水平,为企业创造更高的经济效益。

  煤矿综采工作面开采装备系统庞大,生产过程比较复杂,作业环境相对恶劣,智能化技术的应用可以有效改善当前综采工作面作业过程中的一系列问题,实现综采工作面无人化生产,保证生产作业的安全性。因此,研究煤矿综采工作面的智能化技术及装备发展趋势,对于煤矿开采与应用工作具有至关重要的意义。

一、智能化技术在煤矿综采工作面和装备发展中的应用现状

  随着工业技术的不断发展,对综采自动化技术的研究也越来越深化,综采自动化技术在各行各业尤其是矿业开采行业中的应用也越来越多。目前,我国已经基本实现综采工作面的自动化,并逐渐向着智能化的方向发展。综采工作面的智能化系统能够自动调节采煤机的生产能力,实时监控工作面地质环境以及运输系统负荷的变化,及时监测到生产过程中的不稳定信息和风险因素,保证综采工作面生产的安全性和可靠性,提高生产效率,保证采煤质量。

煤矿综采工作面的智能化关键技术是工作面自动取值技术,该技术可以保证在采煤推进的过程中,工作面能够始终与巷道方向保持正交,避免出现刮板输送机受力不均匀,内部应力过大的问题。智能化技术在工作面推进过程中可以利用地理信息系统对采煤机的实时位置和运动参数进行分析,有效调控采煤设备运动轨迹,避免采煤机出现偏离的情况。同时,地理信息系统还可以为采煤机进行导航,采煤机自动沿着导航的轨迹进行运作,不需要人力支持,极大地解放了人力。此外,利用智能化技术中的截隔模型进行数据传输,能够有效实现“三机”联动控制,保证采煤作业控制效果。

  在实际采煤作业的过程中,需要将截隔区限制到顶底板的界限之内,以保证煤炭的采出率。综采工作面的智能化技术可以实现有效定位,从而能够实现对煤层动态的实时测量,有效控制工作面的水平高度。目前,热红外摄像已经普遍应用于煤岩界面识别过程中,根据像素扫描结果可以及时对工作面进行调整,以保证工作面工作的效率和安全性。在煤层回采的过程中,需要保持走向和工作面之间的垂直,目前主要采用智能技术中的溜坡控制技术进行开采走向的控制,及时更新工作面位置轮廓信息,通过姿态扫描和特殊滤波算法,有效控制工作面的工作状态,提高采煤速度。但从当前增产设备智能化应用过程来看,液压支架采煤机和输送机的功能依然有待完善,需要设置有效的工作面监控平台和地面远程控制中心,通过综采工作面视频系统和远程遥控系统,实现综采工作面的远程自动控制,充分发挥智能化技术在煤炭开采过程中的作用,保证整体采煤效率。

二、综采工作面智能化技术与装备的进展

  综采工作面智能化是目前的形势,在本文之中将会对其进行全面的剖析。

(一)智能采煤设备

  智能采煤设备可以根据实际采煤需求合理切换工作模式,通过传感器收集采煤机及相应支架的位置关系和工作状况,从而预测采煤机的运行轨迹,更好地实现采煤设备与其他辅助机械的自动化作业。智能采煤设备中的监控系统能够及时有效的反馈采煤机的具体工作信息,包括采煤机的作业状态以及采煤机的位置。中心控制平台根据实际工作需要给予采煤机滚筒升降的命令,实现采煤机的远程控制,提高煤矿开采的安全性。

(二)智能液压支架

  智能液压机架解决了综采液压支架电液控制系统的问题,使电液控制系统能够真正融入到液压支架结构中,将设备控制器、传感器以及支架机械结构有机地结合在一起,实现机电一体化,提高支架的自动化程度。将液压支架远程操控台设置到监控中心系统中,利用远程控制台对液压支架的行为进行控制,提高采煤机的自动化水平,使液压支架可以跟随采煤机实现自动操控,减少了人力的干预。而且,通过智能平台控制液压支架的升降,可以满足工作面三平两直的要求,实现工作面支架的自动找直,保证支架的工作效果。

(三)视频监控技术

  利用视频监控技术,综采工作面可以创造出三维的采煤环境,有效模拟工艺设备和采矿作业过程,操作人员可以通过该项技术直观的获得设备作业信息,实现人机互动,解决了以往工作面施工过程中的时间和空间的限制,可以在任意时刻进入系统模拟的任何区域。视频监控系统能够识别物体运动状态、物体种类、相关设备信息,还可以模拟设备运行规律,确定空间状态,构建起一个与现实环境极为相似的虚拟空间,这样可以为后续采煤作业施工提供更加系统全面的数据,包括设备动态显示生产系统运行状况以及设备运行参数等,从而能够达到生产流程优化的目的。

三、综采工作面智能化技术及装备的未来发展方向

  随着科学技术的不断发展,尤其是光电子技术的发展,综采工作面智能化水平也得到了进一步的提升,未来整个煤矿综采工作自动化水平会呈现高度发展的态势。首先,在放煤工作中,采取相关识别控制算法得到放煤模型,可以实现自动化的放煤,减轻工作人员的压力。其次,可以通过无线电波和红外线等技术,不断开发新型高分辨率的传感器,使煤岩界面识别更加精准,有利于滚筒自动调高控制功能的实现。根据煤矿实际开采的需要开发组合式调高技术,将雷达探测技术应用于调高系统当中,可以更好地实现工作面高度的自我调整和自动检测。

综采工作面和巷道分布着大量的设备,比如液压支架,而且工作面和巷道本身都是狭长型的,导致测量定位技术存在一定的困难,影响工作面设备可视化测量进展,在进行煤矿开采过程中,应考虑到采煤机截割导致的煤尘对实际测量结果的干扰,无法采取常规的激光定位技术,需要结合设备本身情况合理调整设备的定位精度,打破常规的单纯检测工作面直线的传统思维,使用多种机械设备组合的手段,提高检测效率和检测质量,控制好相邻液压支架与相邻刮板输送机之间的相对位置,使工作面在推进过程中不断趋于直线,实现工作面调直的目标。

  工作面的液压支架在智能技术的控制下,可以有效连续执行单项操作功能或自动化功能,但从实际应用情况来看,由于顶底板所处的工作环境比较复杂,导致支架效果并不理想,严重影响施工进度。因此,要不断加强设备的自动化水平,实现设备操作过程中及时的调整和修正,避免采煤机的切割效果以及刮板输送机的使用效率受到影响,在无人干预的情况下,实现刮板输送机和液压支架的自动调值,确保刮板输送机和液压支架能够排列整齐,实现工作面的连续推进。

  目前,我国综采工作面智能化技术应用过程中普遍存在综采工作面上窜下滑问题,工作面不能实现自动找直问题,自动化水平低下以及缺乏统一的通信平台等问题。因此,要想真正实现煤炭综采工作面的智能化控制,还需要突破关键技术,加强高新技术的研究与开发。在未来,多传感器的融合技术会被广泛应用,软件开采系统也会更加完善,系统之间信息共享也会更加稳定,从而能够更有利于设备的控制与传输,实现现代化的综采,保证煤矿的开采效率和经济效益。

四、结束语

  综上所述,随着科学技术的飞速发展,煤矿综采工作面智能化水平不断提升,极大地提高了煤矿开采效率,保证煤矿开采的安全性和可靠性。本文主要针对煤矿综采工作面智能化技术及装备发展的现状进行研究,指出未来煤矿综采工作面智能化技术和装备的发展方向,希望能够进一步深化信息技术在煤矿开采过程中的运用,全面提升煤矿生产水平,保证煤矿企业的经济效益。

来源:网络


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