摘要：当前，在井下煤矿作业的工作展开中，设备智能化水平严重不足、设备关联缺失和监管难度大等相关问题已经成为制约煤炭事业发展的主要阻碍因素，会更好的提升和解决井下作业过程当中设备所带来的效率低下等相关问题。如何通过智能化的综采方式推进综采效率的提升，成为人们亟待解决的问题。为更好的解决这一问题，本文将以此为出发点，针对煤矿井下智能化开采作业展开相应分析，同时探讨放煤技术的具体应用，以及通过研究更好的助力井下智能化开采作业效率的提升以及相关技术的应用，为煤矿井下作业工作的开展提供有力参考。

关键词：煤矿；井下；作业；工作

伴随时代进步与发展，煤矿井下作业现在已经成为常见的一种井下开采方式，通过该开采形式的应用，可以显著提升井下煤矿开采的整体效率和质量。受到井下地质条件等相关因素的制约，地质条件的感知和设备的调控极为困难，这给煤矿生产企业带来了新的研究课题。如何推进井下作业设备的智能化应用和设备的远程协助管控，已经成为煤矿开采产业提升与发展亟待解决的问题。当前，诸多国内外学者对智能化煤矿井下开采作业展开相应分析，并提出了通过智能化联动体系的融入，提升综采作业效率和放煤作业效率。本文以此作为研究的重点，展开相应分析。

1.煤矿井下智能化综采

1.1智能化综采体系构架

伴随煤矿井下作业中，各类机械设备的广泛应用，以及设备的机械化水平提升，当前通过自动化综采设备投入数量的增多，已经很难满足井下开采作业，对于成本节约和管控相关需求，针对当前煤矿井下综采作业的具体现状来看，集中在井下作业环节中，各类使用设备未能通过智能化管控的方式提升设备的智能化水平，以及在设备运行过程当中缺乏统一的管控、管理等相关问题，是制约井下作业发展的主要因素，各类设备的操作，不单单需要设备操作人员的辅助应用，而且在各个设备之间的上下游联动过程中，也需要相关人员的辅助处理，这间接导致了煤矿井下设备作业效率明显不足。

因此，为了更好的提升综采作业的整体效率，通过智能化的综采技术，建立符合煤矿井下发展的智能化综采体系，已经成为当前人们亟待解决的问题。所谓智能化综采体系，就是建立在5G通讯系统之上的一种综采技术方式。即将采煤机、液压支架、刮板运输机等相关设备通过互联网连接的方式搭建在一起，一方面可以达到井下作业设备智能化体系构建的目的，同时，也能更好的提升各个设备之间的自主决策、自主运行等相关能力。与此同时，在设备运行方面，通过动态化管控的机制建立，可以更好的对设备进行动态化监管，同时对于设备运行的具体情况进行预警分析，进而提升中采设备的综合可靠性。与此同时，通过联合运用控制逻辑的方式，可以达到各个设备的联动运行目的。这对于中采事业的发展而言，将带来新的曙光。智能化中采体系的核心构架主要包含5G智能通信部分、采煤机记忆截割部分、液压支架运行部分、井下监控部分四个体系内容。这四个体系内容，通过智能综采体系完整的联动在一起，形成一个完整的闭环，可以达到对井下综采作业的“全流程”管控，可显著提升井下作业的智能化水平。

1.2 5G高速数据通讯体系

为了更好的满足煤矿井下综采作业工程当中，各类机械设备的科学运用，同时实现生产全过程的实施监管和有效分析，如何提升数据的传输能力至关重要，其对于整个综采体系的构建而言，发挥着基础性的支撑作用。为了进一步提升智能控制体系的运行效率，并完成井下风采作业信息的实时传输与交换，对井下作业环境相关不确定因素进行辨别和管控，推行高效的通讯技术应用，成为解决上述问题的主要突破点。由于井下作业环境比地面环境更为复杂，各类干扰性因素更强，因此这对数据传输体系而言，势必会带来新的挑战。当前现有的井下数据通讯体系主要包含电缆传输、通讯体系，其受到传输条件的客观限制，其整体的运行效率较低，容易出现数字信号难以与实际的井下信息相同步的问题，同时数据传输过程中也可能出现衰减的现象，这对于井下风采数据的采集而言，将带来极大的不良影响。与此同时，由于有线传输技术的应用自身带有一定的局限性，其需要铺设较多的电缆，而在采煤机和液压等相关支架体系的运行过程当中，可能会反复碾压电缆，导致电缆出现折断、破损等相关现象，这对于数据信息的传输而言，也将带来一些不良影响。因此，为了更好的提升数据传输的可靠性，满足数据传输的实际需要，引入5G高速传输技术势在必行。该数据通信体系主要包含地面数据传输平台和井下数据传输平台。两大平台体系，地面传输平台，各个设备之间主要通过高速光纤电缆进行连接，可以显著提升数据传输的可靠性。而井下数据传输平台则是由监控设备上布置一些无线信号发射装置，并在井下设立多个无机数据传输基站，为信号传输保驾护航。基站的建立，主要是更好的帮助信号传输和引导，起到增强信号的目的，在井下控制中心同步设置隔爆电源箱，这样的目的可以更好的维护井下通讯系统的供电安全，达到灵活用电的目的，与此同时，基站的设立还可以根据井下监控需求的变化进行随意的更改监管部位。其次，各类数据的传输过程当中，对于复杂数据信息的处理与设计也是提升数据传输可靠性的关键。根据实际的应用情况来看，5G传输系统的应用可以显著的提升总体的数据传输力度和效率，同时对信号的衰减情况也能得到相应的改善，可以更好的保证数据传输的安全性。

1.3采煤机的记忆截割智能控制

作为井下作业的核心体系之一，采煤机的应用发挥着不可替代的作用，其对于维护整个井下作业的安全性而言意义非凡。由于井下作业环境比地上环境更为复杂，因此在综采作业过程当中，通常是通过人工截割的方式，进行作业面的截割，这对于综采作业的整体效率提升势必会产生不利影响，与此同时，由于借助人工截割的方式，通常需要依赖人工的作业经验，而一些专业能力水平不足的截割人员，截割操作的效率不但较低，而且截割的质量也难以保证，很难实现截割的统一化管理和规范。与此同时，由于人工截割操作的方式很有可能会出现误差的现象，因此，采煤机发生触顶事故的频率较高，为后续施工埋下了巨大的安全隐患。

在本研究中提出了一种智能化记忆截割控制体系的应用。该体系的应用，通过井下综采面岩层数据的采集和分析，达到对岩层硬度等相关硬性条件的比对和研究目的，将所采集到的相关数据信息上传到采煤机控制系统中，可以达到对岩层硬度条件和地理条件进行深入性研究的目的，从而比对出适宜本区域采煤应用的切割方式和相应的截割指标，例如截割的转速、高度和进给速度等相关内容，以此达到对采煤机截割作业科学化管控的目的，这对于提升和改善采煤机总体截割效率而言，势必会产生直接性的影响[1]。

通过大量的数据分析表明，采煤机记忆结割智能体系主要包含了机械结构、控制体系和反馈监控体系等相关内容。在具体的采煤作业环节中，相关的作业人员通过采煤机的操控完成相应的截割作业工作，并将采割当中所收集到的截割信息反馈到检测系统中，实现对采煤机截割状态的科学化管控。与此同时，将各类的截割信息和参数输入到采煤机系统之内，做出相应的智能化、智能化截割调控。当截采煤机进入到自动截割界面中，系统可以根据记忆中的截割参数对比，找出适宜当下环境的采煤机截割参数，并开展相应的自动截割作业，进而显著提升截割作业的整体效率。此外，通过在系统中设置截割电机监控体系，还可以显著提升截割作业的效率和质量。该体系的设置，可以实现对输出电流的科学化管控，通过电流的波动分析，可以在较短的时间范围内，收集和辨别煤壁硬度的信息。采煤机记忆截割体系，则可以根据煤壁的硬度和记忆截割参数的对比，达到对截割转速以及给进速度的调整，找到最优的配比值，总而言之，该技术的应用，不但可以在高效的完成采煤机作业的工作外，还能显著提升截割的安全性，减少采煤机的能耗[2]。

1.4液压支架的自动跟进运行系统

在综采作业的过程当中，采煤机放置位置需要根据作业的具体要求进行相应调整。与此同时，液压支架应用支护形式，也需要根据现场的作业情况进行相应的调整，以满足支护的安全性需求，避免截割滚筒和液压支架帮护板，出现支护不足的现象。通常条件之下，由于井下综采作业环境极为复杂，采煤机和液压支架的放置位置很难进行科学化管控。因此，很多井下煤矿、煤矿开采通常采用人工监管的方式进行支架支护位置大小等相关数据的跟踪和管控，其不但难以满足支架支护具体要求，同时，也可能带来严重的安全隐患，导致采煤机片帮等异常运行问题的发生，严重阻碍煤矿井下综采作业工作的顺利开展[3]。

在本研究通过液压支架的科学化、智能化管控体系的建立，完成了跟踪运行控制逻辑体系的建立分析。液压支架进行支护作业的过程中当中，支护形式受到逻辑体系的监管。例如支架的高度、支架的角度和支架、护帮板的收放等相关情况的控制，逻辑控制体系都能发挥较好的控制作用，为了更好的提升采煤机的作业效率，以满足安全截割的相关需求。在综采作业方向上，需要通过不断收起液压支架护帮板，从而避免采煤机截割滚桶和帮护板相互交叉、互相影响的问题。在采煤机后侧的液压支架放置方面，需要根据采煤机作业的具体情况完成升降。

1.5井下监控体系

所谓井下监控体系，就是对井下各个机械设备的具体运行情况和各个设备之间协同作业的情况进行直观性的监督和管控。这对于地面控制中心等相关设备操作人员的操作作业而言，将是起到直接性的影响，这也是科学管控综采作业安全的关键。为了更好保障监控视频的准确性，在井下巷道位置处需要设置高清摄像头，并且保证监控摄像装备能够完成360度的作业监管，这样的目的是为了更好的观察不同作业面的具体作业情况，达到对井下作业流程的监管。

2.煤矿井下智能化放煤技术

2.1井下智能放煤监测技术

为了迎合和达到煤矿井下智能化放煤技术的应用目的，在具体的放煤技术应用环节中，可根据顶煤的放煤情况，同时结合刮板运输机的运煤情况，对支护尾梁的摆动量进行科学化管控。对应尾梁不同的摆动量，可以设置不一样的放煤开口度，当尾梁处于平行的水平时，放煤口处于完全闭合的状态，当尾梁处于垂直的状态时，放煤口处于完全打开的状态。与此同时，通过控制后侧刮板运输机的整体运输量和直线度，可以达到对顶煤含矸率的科学化监管，以此完成对放煤过程的完整性监督和管理，更好的提升放煤精准度。在智能化放煤体系的建立中，还需要通过感知层、决策层以及执行层等相关层面的深入研究，科学管控放煤的精准度。其中，感知层是整个智能放煤体系的核心和基础，感知层主要是通过在液压支架上搭载高清传感设备，对整个顶煤现场的具体运行情况和液压支架在放煤作业前、作业中以及作业后的支护情况，进行完整性监督和管理。为整个放煤监测体系的决策分析提供可靠依据。

在具体的放煤作业开展之前，放煤体系可以通过雷达系统对整个综采作业面的顶煤厚度进行完整性监测和管理。其次，将所获取的监测信息输入回整个放煤系统中。以此作为顶煤原始存量评估的客观依据，雷达监测体系通常情况之下，需要设置在液压支护顶梁的前端位置上，并根据实际的监测需要，借助无线脉冲系统进行监督和测量。该信号具有良好的穿透能力，可以达到对每层厚度在0.5厘米之间的精准监控[4]。

2.2井下放煤控制技术

受到井下开采作业环境的复杂性因素的制约，放煤技术应用过程当中，各类信息数据的收集需要在短时间内进行快速分析，获取放煤作业的具体运行情况，并经过智能化控制中心中的大数据分析技术和放煤数据精准化监控体系，达到对放煤决策信号的制定目的，并将决策好的信息内容传输到井下液压支架的电液控制系统中，实现对支架放煤口开度和闭合时间的精准化监管，显著提升井下综采作业效率的显著提升。由于放煤环境中，周围将混杂大量的粉尘，放煤监控系统的核心，是可以在复杂环境之下，保证监控体系的完整性，同时达到对放煤量的精准监管。并能根据放煤数据，设置适宜的煤矸放落比例，更好的达到提升放煤控制精确性的目的[5]。

与此同时，在井下放煤技术应用的过程中，科学管控顶煤变化情况，达到对煤层厚度精准化定位至关重要，在具体的顶煤监测体系的建立中，可以借助雷达检测设备，对煤层厚度的精准定位，该设备运行原理是借助无线脉冲，对煤层厚度的精准探测，其探索范围可达到2.5m以上，可显著提升探测的整体效率和探测的精准度。与此同时，为了更好的提升整体的探测效果，在探测雷达设备的放置位置上，可以将其放置在液压支架前梁的顶端部位上，每隔两个支架放置一个雷达设备，这样可以更好的覆盖全区域的井下综采作业面，通过在井下布置无线数据传输系统，可以完成探测雷达对于探测数据的高效传输目的。井下放煤体系接收到的放煤厚度变化情况，可在监控系统中形成完整的波形信号数据，通过设备的操作人员，通过对波形数据的分析和解读，可以更好的完成井下综采作业的监管和视频的调控。

2.3煤矸识别技术

常规的放煤作业过程中，通常采用人工的煤矸辨别方式，完成对放顶煤的作业任务，伴随井下综采作业的自动化水平的提升，放煤作业的效率得到了显著提升，其通过合理管控放煤口关闭时间，达到对煤矸比例的精确化管理。由于井下综采作业环境极为复杂，不确定因素较多，为了提升监管效率，建立一套完整的监控体系，达到对煤矸石的有效判断至关重要，具体的识别体系运行中，借助监控视频的智能识别功能和传感器对井下作业环境的感知能力，达到对煤矸石科学识别的目的，与此同时，为了避免由于井下作业中，粉尘较多，摄像设备可能会受到干扰因素的影响产生视频失效的问题，在摄像设备的选择过程中，可以选择具体防爆功能以及具有较强抗冲击能力的设备装备，并在设备的放置过程中，选择适宜的位置，避免粉尘以及作业设备带来的超强振动频率给监控设备带来的不良影响。通过大量的实验分析表明，摄像装置可以放置在液压支架可以达到遮盖和掩护作用的下侧护梁上，监控设备放置在此部位上，不但可以达到对范围具体情况的全程监控目的，同时，也能够更好的还原放煤作业现场，整体监控效果较好。

结语

通过对当前井下综采作业中智能化水平不足、作业效率低下、安全性隐患较多等相关问题展开相应分析，并对智能化综采体系的建立展开相应探索。结果表明，综采技术中融入智能化技术方式，可以显著提升整体综采效率，同时可以更好的推进放煤技术的应用，具有较好的应用价值。

参考文献

[1]姜中豪. 煤矿井下智能化综采及放煤技术的应用[J]. 现代矿业，2022，38（12）：5-8+33.

[2]王俊. 大倾角综采放顶煤工作面智能化应用与实践[J]. 内蒙古煤炭经济，2022，（06）：114-116.

[3]尚鹏宾. 九里山矿智能化综放工作面关键技术研究与应用[J]. 山东煤炭科技，2021，39（12）：166-168+171.

[4]杨秀宇，赵亮. 王家岭矿综采放顶煤智能化开采技术研究与实践[J]. 智能矿山，2022，3（11）：20-25.

[5]宋学凯. 智能化综采工作面自动化高质量技术应用浅析[J]. 中国石油和化工标准与质量，2022，42（12）：186-189.