摘要：煤炭行业作为我国重要的传统能源行业，是我国国民经济的重要组成部分。当前，行业自动化、信息化水平不断提升，通过智能化建设来提升采煤自动化水平和回采率，降低事故发生几率及人员劳动强度，实现煤炭行业高质量发展成为必然趋势。文章引入多项智能化技术成果对采煤工作面进行优化改造，在简要阐述智能化开采技术发展现状的基础上，展开论述技术融合思路及策略，从采煤机记忆学习、设备一键启停、工作面自动调直等角度细化要点、归纳经验。

关键词：智能化技术;采煤行业;工作面建设

前言：在科技高速发展、市场经济繁荣、城建事业兴盛的背景下，我国智能化产业正式迎来高新发展时期，云计算、物联网等科技集成度明显提升，技术体系也显著优化和成熟。为加快推进煤炭行业供给侧结构性改革，推动智能化技术与煤炭产业融合发展，降低人力成本和劳动强度，大幅提升煤炭安全生产水平、保障稳定供应，有必要就其融合发展思路、要点进行展开论述。

一、智能化开采技术发展现状

智能化开采技术是近年来科技手段持续更新的产物，主要集成了传感技术、计算机技术等，所有分项采用有着统一的通信标准，可以实现数据感知、采集一体化，代表性技术主要有以下几种：

（1）空间GIS与虚拟仿真技术。传统的矿井生产监测数据在地面调度大屏的显示是基于平面二维的示意图，与真实坐标不对应。随着计算机处理图像能力的飞速提高，虚拟现实仿真技术为人们提供了三维视觉效果，以GIS为基础支撑，用数字化手段实现煤矿固有基础信息、安全监控信息的无缝整合，实现安全监控各子系统之间的信息共享和系统联动，从而大大地提高了煤矿的生产效率、安全系数和管理能力。

（2）现场环境检测技术。煤炭开采环境比较复杂，不同煤层地质参数、压力情况等存在很大差异，适用的开采技术也不尽相同，操作不当很容易出现冒顶、透水、瓦斯超限等安全事故。智能化开采进程中引入高敏度传感器，对周边的空气、地质、震动参数等进行实时采集，将所有数据实时反馈回集控中心，为安全高效开采提供决策基础。

现阶段相关研究成果还在不断衍生、更新，融合了大数据技术的系统平台分析统计功能将更加完善，结合采煤机记忆学习、设备一键启停、自动跟机拉架等功能，未来有望实现“三无开采”，发展前景十分广阔。

二、智能化技术在采煤工作中的应用

（一）采煤机的记忆学习与远程控制

采煤机是综采工作面开采环节极为关键的设备，运行时需要根据现场情况及时调整截割滚筒高度，控制精准性不仅影响回采率，还会影响煤炭含矸率、巷道平整性等。记忆截割算法是在运行时首先由采煤机司机进行示范截割，系统自动采集信息并存入数据库，后期不断再现示范模式，遇到煤层起伏及地质条件变化情况，则由人工远程控制微调，实现工作面减人。算法设计时需要重点关注截割模型的构建，假设滚筒截割高度变化为量 ，则有：

其中 则为油缸行程变化量; 表示摇臂摆角变化量，油缸行程、摇臂倾角共同决定滚筒截割高度，因此传感器主要装设于这二者内部，运行环节自动采集、运算，为智能化采煤提供保障。系统内部共设置三种工作模式，其中在线学习模式主要用于示范刀信息采集，包含牵引方向以及滚筒位置等数据;记忆截割模式则总管截割再现工序，另配置本地模式提升适用性。

（二）采煤过程中的自动跟机拉架

作为综采面机械体系重要组成部分，液压支架主要承担支撑和维护顶板，提供安全作业支护的任务，中厚煤层工作面还需要承担防止壁煤片帮的作用。工作面自动化改造环节引进红外线装置，安装在液压支架立柱上，用于采集与采煤机之间的间距，经内部电路处理换算后将煤机准确位置由支架控制器传输至集控中心，集控中心根据采煤机位置信息结合当前采煤工艺向控制器发送相应动作指令，完成支架的自动跟机动作，解决了支架在生产过程中的频繁升降、推移、伸收护帮板，最大限度降低了人员劳动强度，达到减人提效的目的。

（三）视频跟机技术

综采面环境复杂多变，远程操作不及时很容易出现滚筒超高破坏顶板、损坏支架或采煤机等风险，视频跟机技术以摄像仪的实时视频图像数据为基础，通过在液压支架上设置监控系统，配合采煤机位置编码器提供的实时位置，在以太网辅助下完成数据传送与交互，实现对采煤机前后滚筒、机身及支架动作情况的实时跟踪监控，达到可视化的方式远程显示设备的真实工作状态、工况参数等，确保监控中心能及时对设备进行远程干预，提高了作业的安全指数，对于实现工作面的智能化、无人化具有重要的推进作用。

（四）设备的一键启停与联动控制

综采面配备的机械设备较为多样，分散控制效果差、实时性不佳，因此智能化体系建设环节主要采用联动控制思维，将乳化液泵、清水泵、皮带、破碎机、转载机、运输机等按照实际生产启动顺序一次性依次连锁启动，实现真正意义上的“一键启动”。子系统之间通过交互方式连接，借助全覆盖局域网络传送至控制集控中心，集控中心根据设定程序分析情况，并实时反馈，集控人员接收信息后根据情况发出相应指令，对各系统进行联动控制。该种通信方案下，工作面无需铺设大量电缆，降低投入成本的同时也简化了后续的维护检修工序，有助于提升控制平台集成化效果。

（五）工作面自动调直

《煤矿安全规程》明文规定：工作面煤壁、刮板输送机和支架都必须保持直线。传统方案中通常以现场验收员的经验开展判断，受坡度、视角、现场条件等因素限制，很难做到整齐划一，很容易影响支架排列效果，给后续的调架、开采工作带来一定困难。惯导系统采用高精度的惯性导航传感器测量采煤机的运行轨迹，进而获得运输机的布置曲线状态，在自动化割煤过程中，支架根据设计工艺要求进行拉架，并一次拉满行程，在采煤机行走后部进行推溜动作，在首次推溜后，再通过集控主机监测的运输机排列曲线数据，结合支架配备的精确推溜系统，对未达到要求的部位进行二次推溜，从而到达对运输机的曲直度管理，最终确保达到工作面“三直”。

结论：综上所述，智能技术具有鲜明的高效化、自动化特征，可以较好地满足煤矿工作面建设需求。立足采煤工序、流程，制定针对性的融合设计方案，通过高灵敏度传感器、高速通信模块的引入提升数据采集、分析精度，为采煤机记忆截割效率、远程综合控制效率的优化奠定稳固基础，达到减人提效的目的，最终实现无人化作业。

参考文献：

[1]李锐.采煤工作面智能化建设关键技术的应用研究[J].机械管理开发，2022，37（01）：238-240.

[2]付超云.智能化采煤工作面建设关键技术研究[J].科学技术创新，2021（29）：111-113.