摘要：随着信息化技术与设备的发展，矿井的智能化程度也在逐步提高，当前，国家和行业都在大力支持和鼓励矿井智能化发展，因此，建立一套适合矿井特点的智能化矿井，是各煤矿所面临的重要课题。从矿井智能化开采的实际需求出发，论述了智能化开采系统的总体结构、系统组成和作用。在此基础上，本文将智能采矿分为基础系统、成熟应用系统、研发试验阶段三个层次，并对三个层次的系统进行了重点的分析和研究。

关键词：信息化技术;智能化发展;总体结构;分析

引言：随着我国煤矿智能化开采技术的发展，一些现代化煤矿的智能化生产水平得到了明显的提高，为我国煤矿的合理、高效、安全、绿色、持续发展提供了有力保障。由于我国煤层分布较广，结构较复杂，开采方式和形式各异，既有中厚煤层的大型煤矿，又有每年数十万吨的中小煤层煤矿，智能化开采也面临着如何应用和配置合理技术和装备的问题。本文从我国当前智能化矿井的发展状况及今后的发展趋势出发，指出了各矿井在设计、应用、研究、选用符合矿井特点的智能化采矿技术和装备。

1.智能化开采总体架构及现阶段目标

1.1智能化开采总体架构

智能化采矿按布置空间的定位，分为三个层次：工作面布置层、运输巷智能控制中心层、地面控制中心层。（1）单台控制体系。本系统主要包括采煤机控制子系统、运输机控制子系统、电液控制子系统、其他控制子系统等智能化控制子系统。各个子系统主要是利用基本传感器的设备感知，获得各个设备的实时状况，并根据各个子系统的综合判断来进行决策分析，并发出相应的控制命令，从而实现对单个子系统的智能控制。（2）矿井地面控制系统的智能化。本层主要是利用工作面网络采集各个单机及相关子系统的资料，在整个工作面系统层次上实现智能化的联动，实现采煤机、刮板输送机、液压支架、运输巷皮带输送机、供电、供液等系统的智能化分析，并将分析的结果实时显示，通知作业人员，并向各个单子系统发送智能分析指令。（3）地面控制系统。这一层主要是利用煤矿智能化集控系统的数据，通过煤矿网传到地面，对大数据进行长期的智能分析和判断，并与矿井综合管控平台类系统的对接，以实现智能化开采系统和智能化矿山系统的智能联动控制。

1.2智能化开采现阶段主要目标

（1）矿井智能化设计与应用的目的。在现阶段，要从四个方面来思考智能采矿的设计与应用。一是提升智能化工作面的智能化水平，使工作面内不需要长时间有人操作，不需要有人巡视。二是减少作业人员的劳动强度，由现场作业人员向监测介入工、远程介入作业人员过渡;三是加强作业人员、设备安全，降低作业区作业人员，并将其转移至运输巷集中控制中心，确保安全。四是针对不同煤矿的具体情况，对煤矿智能化采掘验收要符合行业规范，并按照实际需要进行合理的智能开采试验。（2）智能采矿的功能目标。智能化综采工作面的总体目标是：采用先进、可靠的电液控制系统、通信系统、集成供液系统、采煤机自动截割控制系统、智能喷雾系统、煤流负荷控制系统、工作面照明系统为支撑，以千兆及无线通信工业网络为通道，以数据分析和处理为依据，以高端集控设备为平台，建设以实现井下集控、地面远控为目标，具有智能运行、智能信息获取、智能决策分析的安全、高效、节能的智能化综采工作面。

2.智能化开采系统组成及功能

2.1智能化开采基本系统主要功能

（1）电动液压控制装置。本系统主要是在液压支架上配置控制器、电磁阀，根据需要配置红外接收、立柱压力、推移和伸缩梁行程、采高、主要结构、护帮倾斜等传感器，以完成液压支架动作控制、显示、急停、闭锁、报警、跟随采煤机控制液压支架动作、自动找直、防碰撞等系列动作。（2）用于煤矿开采的智能化控制系统。通过配备电器类传感器、压力传感器、角度传感器等，对采煤机械数据进行采集、上传、分析、动作执行，并采用记忆截割、路径规划、实时调整等方法，实现自动调高、加速、减速、斜切进刀等采煤机械的生产技术。（3）煤流负荷智能控制。该系统采用煤流扫描传感器、变频器、伸缩式机尾等装置，根据煤流、有功功率、煤机综合参数等进行分析、判定。（4）一体化液体供应控制系统。系统通过设置液位、压力、配比浓度等传感器，主泵配有变频调速装置，对乳化液供液和供水系统进行智能控制。（5）设备列车系统。目前，该系统分为轨道式、单轨式、移动式式三种，主要用于工作面的供电、液体供应、集控中心、工具、备件等。但对于一些特殊的矿山，如有特殊的变形，可以采取远程供油。

2.2智能化开采成熟可应用系统主要功能

智能化工作面系统是指按照不同煤矿的需要，可以根据不同矿井的需要，对其进行合理的设计，包括：惯导找直及精准推溜系统、人员安全感知系统、智能终端 APP系统、综采故障诊断与维护系统、远程运维系统、工作面三维显示系统、环境参数联动系统、煤流运输联动系统、电力联动系统以及通信调度电话系统等。（1）惯性寻直与精确推溜系统;系统采用了采煤机械惯性导航系统、液压支架推移冲程控制机构，采用精确的推滑阀，使工作面精确到50 cm，实现了工作面的连续推采。（2）人员安全感知。本系统是利用工作面人员所携带的人的位置信息卡来感知其所处的位置，例如在危险地带能够实现智能锁定的相关装置，其感知的准确度通常不超过20 cm。（3）智能型应用程序终端。在本系统中，员工可以通过 PAD和移动电话等方式，在有网络的情况下，对工作面的设备、环境等进行实时监测。（4）综采设备的故障诊断和维修。该系统利用设备本身的监测参数，结合必要的振动等传感器，对设备的故障进行初步的了解，并给出维修保养的建议。（5）远端操作系统。本系统在地面上安装独立的伺服器，在矿区许可的范围内，各个系统制造商可以远程、实时地掌握矿井的系统和设备状态，并提供远程维修、维护和维护等技术支持。

3.智能化开采的相关思考

3.1智能化开采工作面验收上相关注意事项

鉴于我国煤矿资源分布广泛，煤层赋存状况复杂多变，近年来，《智能化采煤工作面分类、分级技术条件与评价》及验收方法等文件纷纷出台，鼓励有条件的煤矿开展相应的技术和技术攻关。对有关文件、需求中所涉及的若干分系统功能进行合理的考虑，以解决系统重启时需设置有关参数、重新登录等问题。多倍变焦相机应该视具体实施单位的具体情况而定，可以在超前支架、端头支架等部位适当选择。通过在抑尘点上加装对应的电磁阀，实现对抑尘点的智能控制，并在设备启动之前开启阻尘线，在设备停机后，关掉电磁阀，关掉防尘装置。无接触式煤流传感装置可以根据现场条件进行合理的布置，以达到主要的监控功能。

3.2智能化开采工作面传感器配置及相关设备系统投入与效能发挥方面的思考

智能化采掘工作面是矿井安全生产中的重要组成部分，随着智能化开采技术的不断发展，各种传感器的安装也越来越多，智能化程度越来越高，对设备的完备性要求也越来越高，如果传感器出了问题，将会影响到矿井的生产效率。综采工作面传感器在生产、加工、安装、使用、维护、维修等各方面都受到诸多因素的影响，应对影响其整体寿命的主要原因进行综合分析和研究。建立生命周期模型，来保证智能化系统及装备的可靠性，充分发挥综采智能化的作用和智能化的经济价值，保证智能化系统可靠、稳定、长时间运行，保障综采工作面高效、稳定、低成本运营。

结束语

智能化发展要求国家、行业、科研单位、煤炭企业等各方的大力推动，在智能化开采中，各煤矿要结合自身条件多方位全面考虑，采用适合自身矿井智能化开采工作面的解决方案，以实现综采工作面的经济、安全、高效、节能、智能化发展。

参考文献

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