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摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)人工智能時代的到來，各行各業(yè)緊跟時代發(fā)展腳步完成企業(yè)轉(zhuǎn)型調(diào)整。煤礦企業(yè)借助各類智能化開采技術(shù)提高開采效率成為大勢所趨。鑒于此，對綜采工作面智能化開采技術(shù)如位置監(jiān)測技術(shù)、煤巖界面識別技術(shù)、記憶采煤技術(shù)、溜坡控制技術(shù)、連續(xù)生產(chǎn)保障技術(shù)等展開論述，分析應(yīng)用智能化開采技術(shù)所帶來的一系列影響，針對當(dāng)下煤礦智能化開采技術(shù)應(yīng)用所面臨的問題，指出相應(yīng)的優(yōu)化解決措施，以期為煤礦工作者提供指導(dǎo)，進(jìn)而呈現(xiàn)更好的技術(shù)應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；智能化；開采技術(shù)；優(yōu)化措施

為保證新時代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的煤炭需求量，保證開采工作的有序開展，應(yīng)用智能化開采技術(shù)成為一種必然。但就當(dāng)前情況來講，中國綜采工作面智能化開采技術(shù)水平較低，應(yīng)用范圍和應(yīng)用深度都需要進(jìn)一步擴(kuò)展。因此，本文結(jié)合智能化開采技術(shù)實際應(yīng)用情況，研究其當(dāng)前所遇到的問題，提出智能化開采技術(shù)的優(yōu)化方案，這將對提高煤礦開采效率，保障煤礦開采人員的人身安全，實現(xiàn)煤礦開采事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展等方面具有重大意義。

1綜采工作面智能化開采的主要技術(shù)

1.1位置監(jiān)測技術(shù)

之前，國內(nèi)外對于采煤機的位置監(jiān)測先后應(yīng)用了無線雷達(dá)測距、光柵位移識別傾角傳感器等技術(shù)，這些技術(shù)的測量精度較低，無法滿足自動化開采的環(huán)境要求。目前，普通的位置監(jiān)測技術(shù)借助慣性導(dǎo)航確定采煤機的位置，利用加速度計和陀螺儀確定采煤機的實時位置，使得設(shè)備位置漂移率高達(dá)0.004°/min，角度量程為25°～70°。雖然慣性導(dǎo)航監(jiān)測設(shè)備位置精度較高，但是受限于長時間的誤差累積，導(dǎo)致較容易出現(xiàn)誤差，需要對其測量系統(tǒng)誤差進(jìn)行補償。智能化的位置監(jiān)測技術(shù)則可以解決這類問題，利用GIS（GeographicInformationSstem，地理信息系統(tǒng)）技術(shù)進(jìn)行地圖匹配，y結(jié)合航位推算法和閉合路徑算法，通過截深不變進(jìn)行補償，其可以利用校正傳感器的方式糾正位置數(shù)據(jù)誤差[1]，進(jìn)一步提高精度，降低誤差，精確定位采煤機的位置和方向（見圖1），這對于有效開采、實現(xiàn)采煤自動化擺脫人工采煤的困境具有關(guān)鍵意義。

1.2煤巖界面識別技術(shù)

目前，煤巖界面識別技術(shù)（見圖2）的應(yīng)用需要借助以下三種方法：a)NGR傳感器法（“NGR”即NaturalGmmaRdiation，自然伽馬輻射）。這種方法是aa基于煤巖自然伽馬射線的輻射性質(zhì)，應(yīng)用于高瓦斯礦井條件下，但受制于地理構(gòu)造等條件，實際應(yīng)用和推廣程度并不高，僅僅有20%的礦井可以利用這種方法。b)煤巖界面識別傳感器法。該方法借助采煤機的切割力響應(yīng)原理，通過收集搖臂振動信號、調(diào)高油缸壓力信號和滾筒軸扭矩信號，從而精確定位、識別煤巖界面。該方法在中國的應(yīng)用尚未成熟，應(yīng)用較少。c)煤層界面紅外線探測裝置法。采用該方法時需要熱成像紅外攝像機發(fā)揮探測功能，由于煤巖的紅外反射波長不同，對煤層中夾矸層特征進(jìn)行圖像采集，通過像素掃描獲得煤巖界面和煤層傾角信息，從而調(diào)整采煤機姿態(tài)[2]。

1.3記憶采煤技術(shù)

記憶采煤技術(shù)是通過引進(jìn)PLC（ProgrammableLgicoControler，可編程邏輯控制器）電控系統(tǒng)實現(xiàn)礦山設(shè)備與計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的結(jié)合，采煤機司機首先進(jìn)行示范刀采煤，自動化系統(tǒng)記錄工作面采高數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)將采煤機的滾筒上下高度（采高臥底數(shù)據(jù)）、搖臂傾角補償、機身位置信息等運行信息進(jìn)行保存，在減少工作人員的前提下完成對采煤機的遠(yuǎn)程操作，從而不斷優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高采煤效率。記憶采煤技術(shù)在中國得到了較好的實際應(yīng)用，促進(jìn)了中國煤礦綜采工作面無人值守的長足發(fā)展，且創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.4溜坡控制技術(shù)

一些煤礦開采區(qū)地形復(fù)雜，走勢險峻，在作業(yè)的過程中極有可能發(fā)生溜坡狀況，因此溜坡控制技術(shù)對坡道的控制極為必要。溜坡控制技術(shù)主要是利用激光掃描及無線變形監(jiān)測傳感器的方式進(jìn)行掃描，防止出現(xiàn)液壓支架不垂直的現(xiàn)象，以及與計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)合對出現(xiàn)的緊急情況進(jìn)行準(zhǔn)確且迅速的預(yù)警，并將掃描的巷道信息及時反饋到GIS，實時更新工作面邊界圖形，增強液壓支架的安全性和可靠性，提高對采礦工人的安全保護(hù)系數(shù)，保障工作面與煤層走向保持垂直。這項技術(shù)在中國應(yīng)用得較為成熟，且未來擁有良好的發(fā)展空間。

1.5連續(xù)生產(chǎn)保障技術(shù)

隨著工藝的發(fā)展與進(jìn)步，新的開采工藝層出不窮，對生產(chǎn)的保障就顯得尤為重要。連續(xù)生產(chǎn)保障技術(shù)主要基于輸送平衡控制技術(shù)和防撞技術(shù)的原理，從而實現(xiàn)對采運過程的平衡控制。智能化采煤中割煤過程主要取決于采運過程中的平衡控制，從而可以形成高效且安全的良好發(fā)展過程。同時連續(xù)生產(chǎn)保障技術(shù)還包括利用攝像類的圖像采集方法、雷達(dá)探測、三維掃描等對采礦過程中所發(fā)生的實時情況進(jìn)行記錄，從而避免采礦設(shè)備之間發(fā)生碰撞，進(jìn)而對采礦人員造成二次傷害。但連續(xù)生產(chǎn)保障技術(shù)需要一些工作人員利用雷達(dá)及三維技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，因此仍然需要人力因素的參與[3]。由于該技術(shù)顯著的優(yōu)勢，在中國煤礦開采過程中得到了很大程度的應(yīng)用和推廣，并且在煤礦生產(chǎn)過程中發(fā)揮了巨大作用，為中國煤礦綜采工作面智能化開采做出了巨大的貢獻(xiàn)。

2綜采工作面智能化開采技術(shù)現(xiàn)狀及問題

2.1綜采工作面智能化開采技術(shù)現(xiàn)狀

新時期，煤炭行業(yè)應(yīng)緊跟人工智能發(fā)展潮流，充分應(yīng)用技術(shù)工藝實現(xiàn)行業(yè)內(nèi)的智能化開采，提高經(jīng)濟(jì)增長總量。煤礦智能化開采一方面可以降低人工勞動壓力，規(guī)范開采流程，提高煤炭資源開采效率，充分發(fā)揮智能化開采技術(shù)的價值；另一方面則可以保障采礦工人的人身安全，規(guī)避危險隱患，減少安全事故的發(fā)生。中國煤炭行業(yè)經(jīng)過漫長的發(fā)展，在開采方式上已實現(xiàn)了重大突破，呈現(xiàn)了從手工作業(yè)、半機械化開采到完全機械化、自動化開采的轉(zhuǎn)變。但是，受技術(shù)、資金、地質(zhì)構(gòu)造等限制，自動化開采技術(shù)的應(yīng)用程度還不夠，仍處于初級摸索階段，厚煤層還未真正實現(xiàn)開采的自動化。因此，綜采工作面智能化開采技術(shù)還需要經(jīng)歷很長的發(fā)展歷程，煤礦企業(yè)應(yīng)積極實現(xiàn)向智能化開采的轉(zhuǎn)變，通過引入現(xiàn)代化傳感器，加大設(shè)備和資金投入，研發(fā)新型技術(shù)等措施加快智能化開采進(jìn)程[2]。

2.2綜采工作面智能化開采技術(shù)問題

智能化開采不僅注重智能算法的應(yīng)用，還強調(diào)硬件設(shè)備的適配和高水平信息化專業(yè)人才的支撐，但是這個條件恰恰是許多煤礦所不具備的，導(dǎo)致煤礦智能化開采進(jìn)展較緩慢。一方面是因為當(dāng)代青年對煤炭行業(yè)的認(rèn)知較為模糊，社會各界未及時進(jìn)行引導(dǎo)；另一方面是因為煤礦工作條件較艱苦，工作薪酬、晉升條件等對高水平人才的吸引力不夠。另外，井下環(huán)境溫度高、粉塵多、電磁干擾強，使得井下的硬件設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性不高，智能化控制不夠精確。原因則是硬件設(shè)備生產(chǎn)廠家利用不同的信號傳輸協(xié)議收集信息，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程中很難實現(xiàn)集中控制，并且從安全角度出發(fā)礦井安裝了防爆裝置，這會對開采設(shè)備的運行造成干擾。這些都是當(dāng)前綜采工作面智能化開采技術(shù)所面臨的急需解決的問題。

3綜采工作面智能化開采技術(shù)問題的解決措施

a)實現(xiàn)采煤機的定位和工作面的自動調(diào)斜。首先準(zhǔn)確的采煤機定位是實現(xiàn)綜采工作面智能化開采的前提條件。同時，為了保證支架和刮板機的受力處于平衡狀態(tài)，還需要使工作面與液壓支架保持平行。b)建立穩(wěn)定、高速、抗干擾的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸平臺。因為在智能化開采過程中，為了保障采礦過程的正常進(jìn)行，需要不斷地采集周圍環(huán)境的信息來進(jìn)行控制，所以建立一個穩(wěn)定、可靠的網(wǎng)絡(luò)信息運輸平臺極為必要。c)開發(fā)和應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)。在智能化綜采過程中，井上和井下的傳輸數(shù)據(jù)量龐大，包括監(jiān)測數(shù)據(jù)、圖像、語音和視頻數(shù)據(jù)等，因此需要更復(fù)雜、更精準(zhǔn)的處理手段，例如加強對數(shù)據(jù)庫技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，以實現(xiàn)對工作面信息的查詢分析和應(yīng)用。d)引進(jìn)高水平人才。高水平人才是應(yīng)用綜采工作面智能化開采技術(shù)的必要條件，因此可以通過優(yōu)厚的薪資待遇等方式引進(jìn)高水平人才為企業(yè)發(fā)展助力[4]。

4結(jié)語

綜上所述，綜采工作面智能化開采技術(shù)對生產(chǎn)作業(yè)效率的提高、煤炭行業(yè)的轉(zhuǎn)型、工人的安全保障等起著舉足輕重的作用。但該技術(shù)的具體應(yīng)用還存在著一定的問題，其發(fā)展將是一個必然且長期的過程。不管是國家，還是煤礦企業(yè)，都應(yīng)積極推進(jìn)智能化開采技術(shù)的應(yīng)用，為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

［1］王金華，黃樂亭，李首濱，等.綜采工作面智能化技術(shù)與裝備的發(fā)展［J］.煤炭學(xué)報，2014，39(8)：1418-1423.

［2］王虹.綜采工作面智能化關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2014，42(1)：60-64.

［3］楊文鵬.淺析綜采工作面采煤工藝技術(shù)［J］.山東煤炭科技，2013，31(3)：65-66.

［4］張良，李首濱，黃曾華，等.煤礦綜采工作面無人化開采的內(nèi)涵與實現(xiàn)［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2014，42(9)：25-29.

作者:張曉鋮 單位:晉能控股煤業(yè)集團(tuán)浙能麻家梁煤業(yè)公司