试论智能化采煤装备技术

摘 要：本文的主要内容是阐述国内在智能化采煤装备技术领域内的发展概况，针对我国采煤行业的实际情况进行具体分析智能化技术前景。同时，针对目前采煤装备行业的无人化技术发展方向，对我国采煤行业的智能化发展提出了构想。具体来说，要实现煤矿的智能化开采需要掌握六项关键性技术与“三个感知，三个自适”技术构架，本文对此进行了详细的介绍与分析。

关键词：智能化；采煤装备技术；无人化技术

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.098

1 我国采煤装备智能化技术发展及现状

从发展历史看，我国煤矿开采行业最初是全人力开采，随着技术装备不断提升，在上个世纪80年代逐步实现半自动化开采，21世纪实现了全自动化开采，大大提高了整个煤矿开采行业的效率以及安全水平，目前，煤矿开采行业的发展方向是无人化智能开采，但是目前仍处于起步阶段，相关的理论文献等比较少，能够实际应用于煤矿开采的智能技术装备更是寥寥无几。

1.1 采煤机智能化技术

在采煤机智能化技术领域，我国在国际上一直是紧随国际先进水平的，甚至在某些领域是处于领先国际水平的，目前，我国已经完全掌握井下年采千万吨煤炭技术，可以说我国的采煤机智能化技术紧随时代潮流，发展速度十分惊人。2011年，我国更是掌握了采煤机智能化的关键性技术，主要包括：第一，采煤机截割滚筒记忆功能，可以自行识别截割路径；第二，机载无线收发信号功能，此功能可以实现信息的远程传递与操控，可以对设备的运行进行监控；第三，参数的在线感知技术，可以进行设备参数例如机器运行参数以及故障参数等的自行调控，如果出现异常情况还可以对设备进行故障诊断及报警。该项技术隶属于我国“863”重点项目“煤矿井下采掘装备远程遥控关键技术”。

1.2 液压支架智能化技术

一般来说，只有电液控制系统技术有了新的突破才能进一步提升液压支架智能化技术，两者是相互依赖的。目前，国外主流电液控制系统主要有电液控制系统、电液控制系统以及电液控制系统三种类别，电液控制系统可实现的基本功能包括：单体支架或者群组支架的控制协调功能，例如自动放煤等，系统的自动诊断功能，可以及时进行故障排除，还可以实现远程操作与控制功能。电液控制系统的以上基本功能，国内自主研发的电液控制系统已经可以全部实现，但是在功能实现的准确性与安全性上还是有提升的空间的。在液压支架智能化技术上，存在的最大问题是不能将围岩与支撑架的相互支撑进行进一步的融合与提升，因为液压支架采取的是分布式组织，因此还需要进一步提升协同合作技术。

1.3 刮板输送机智能化技术

刮板输送机智能化技术的主要实现目标有：软启动、刮板链自适应张紧、自动监控监测技术。首先，软启动的主要实现是通过电动机、变频机以及减速器进行协同调节，还有其他方式，例如电动机、减速器以及阀控充液型液力耦合器的协调作用等。优点是可以较好的实现软启动控制，可以保证设备的正常安全运行，但缺点是成本比较高，性价比低。其次，实现刮板链的张紧自调控，主要是可以将刮板链的状态信息进行感知和识别，然后将信息进行传输到PLC控制器，控制器对接收到的信息进行进一步处理与分析，然后通过智能化判断对刮板链进行状态参数的调控。利用互联网系统将各个关键部件进行连接，实现信息的及时传递，如果出现故障问题，可以及时进行调节与控制，同时做到故障自动报警与自动处理，进一步提高了刮板传送机的智能化技术。

1.4 带式输送机智能化技术

要实现大型带式输送机智能化技术要做到以下几点：第一传送机的软启动；第二实现传送机的自适应张紧控制。目前，我国已经实现了双电动机差动软启动传动系统，优点是软启动、软停车，在较大范围内可进行无极调速以及过载自动保护，成功实现了带式输送机智能化技术的关键一步，同时还可以降低成本、延长寿命，大大提高了输送机的工作效率。关于传送机的自适应张紧控制，可以通过液压绞车自动张紧装置来实现。目前，该技术可以实现200kN的张紧力，拉紧形成可以达到150m，可以实现自主化调控张紧。

2 智能化采煤装备关键技术的突破方向

第一，液压支架自适应控制技术。液压支架自适应控制技术的关键在于提升液压支架的智能化，保证支架在支护以及移步方面的智能化调适与稳定，因为关联支架控制器需要对群组液压支架之间的协同作用进行调控与指挥，而对于单个液压支架需要由液压支架的控制器进行调控，也就是说整个液压支架实际上是分布式的，分为单体液压支架与群组液压支架。该技术的发展现况是基本实现了程序上的自动控制，在无人条件下的自动化技术上还需要进一步提升。

第二，动力传递自适应调控技术。智能化采煤装备对运行环境的要求比较高，需要对装备的动力传递技术进行改进，使得可以在复杂的环境下进行智能化感知识别环境，根据识别结果对装备的运行参数进行自我调控，保证智能化采煤装备可以在保证安全的前提下进行开采作业。其中，关键在于对恶劣环境下动力传递部件逐渐失去运行动力的机理进行研究，从而进行改进保证正常工作，做到动力传递的自适应调控。

3 结论

目前，我国要实现智能化采煤装备技术还需要在以下三个方面进行提升：第一，任务的自主智能化适应，第二，装备的可靠性与安全性，第三，装备参数调控的准确性与智能性。除此之外，还需要掌握三项关键性技术，即煤层高效截割和安全支护技术、装备安全自适应技术、采煤环境智能化感知与参数调控技术。要想把矿下的各个智能装备进行连接还需要建立完整可靠的信息传输通道，即感知矿山物联网，通过此互联网实现人与装备、装备与采矿的相互连接，从而可以使得人利用装备对采矿环境进行感知识别、对开采信息进行智能化处理，真正实现高效率高质量的完成矿下开采作业。

参考文献：

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