基于采煤机自动化与智能化控制技术

苏月军

（山西焦煤集团岚县正利煤业有限公司，山西吕梁033000）

采煤机作为煤矿生产划时代的高新设备，有着重要意义，首先采煤机提升了采煤的效率和质量，将煤炭的种类细分采集，采煤机的出现也减少了人工的投入，减少了矿井安全防护相关方面的资金。采煤机自身的机构是相当复杂的，尤其是矿井下的环境十分恶劣，一般煤矿井下高温并且粉尘含量较高，采煤机长时间高速运转很容易导致出现问题，因此采煤机智能化检测故障发生原因就变得十分关键，将故障信息传输到中央计算机当中，计算机进行分析，维修人员可以很快帮助采煤机再次投入使用。由于采煤机自身的自动化以及智能化，需要技术人员进行远程监控，但是远程监控方面的自动化程度还需要提升。我国的采煤机当中的监控系统主要引进国外的相关设备，自动化程度不高，还需要我们继续研发。

1 采煤机当前发展现状

由于我国煤层开采需求的增多，我国的相关采煤设备也在不断研发，并且趋向自动化和智能化，种类也越来越多，但是当前最先进的还是滚筒采煤机。我国的煤层开采技术还是存在不足，初期还需要引进先进国家的采煤设施，现在已经可以根据我国煤层的实际情况进行改善了。滚筒采煤机将截割电动设备水平和垂直方面同时放置，提升了采煤机的开采效率和质量。我国煤层类型多种多样，针对不同煤层的特性，也有多种类型的煤层开采机械设备，但在自动化和智能化方面还需要提升。

2 滚筒采煤机自动化和智能化的关键技术

2.1 监控通信技术

煤矿采集工作有着相当复杂的工作环境，并且采煤机的工作时间和工作强度是很大的，在长期的恶劣环境下进行工作，很容易出现故障和问题，因此我们需要在采煤机工作过程当中应用监控通信技术，实时监控采煤机的工作情况。在采煤机当中应用监控通信技术在20世纪90年代就已经投入使用了，当时使用的主要监控通信技术还是高压动力载波法，虽然保证了信息的传递，但是实际的工作效率却不高。新时代下采煤机当中主要使用的监控通信技术有监督视频机、远程雷达还有高带宽的光纤通道进行传输。监控通信技术当中的计算机应当使用防爆计算机，及时接受设备传输出来的影像和信息，在互联网平台上实现资源和信息的共享，实现对采煤机运行情况的监督。高压动力载波法主要在煤层厚度1.3～3.5m这一类的中厚煤层发挥作用，煤炭的硬度普氏系数为2～3，属于中硬煤层。

2.2 机载控制技术

滚筒采煤机自动化和智能化系统机载控制技术是以计算机软件为依托的，是采矿机投入使用的重要设备，机载控制技术应用所依托的计算机设备首先要具备运行接口和数据信息反馈通道，机载控制技术在应用过程当中会对机载操作的基础参数信息进行监控，和互联网技术形成配合，提升采煤机的操作效率和质量。采煤机工作的环境相当恶劣，滚动采煤机进行初始设计的过程中更加注重智能化方面的提升，希望滚动采煤机可以自身对煤层信息进行监控，使用嵌入式控制模板，提升信息收集和分析的能力。采煤机自动化和智能化技术还体现在煤层和岩层的自主区分上，采煤机对煤层和岩层进行区分主要依靠截割电动机的工作电流和滚筒调高油缸的压力进行判定，对岩层或者是煤层进行切割时，调高油缸的压力以及截割电动机的电流有所不同。滚筒碰到岩层之后，截割电动机的工作电流的平均值会升高，并且数据以及调高油缸的压力数据出现很大波动，滚筒采煤机就可以直接判断是否接触到岩层。煤岩识别工作过程中，采煤机正常进行煤层切割，滚筒采煤机的下滚筒会沿着采煤机程序设定的路线进行切割，这个时候采煤机的压力以及转速还有电流情况都是一个相当稳定的状态，如果压力和电流出现了较大波动，那么说明切割到了岩石，需要调整切割的角度和深度。

2.3 走控和截割技术

滚筒采煤机工作的重点就是采高和走控，采高和走控也是提升采煤质量的关键，我们追求滚筒采煤机的走控以及截割技术的自动化，主要是为了减少技术人员和探测人员的工作难度，也可以配合滚筒采煤机的使用。滚筒采煤机自动化识别煤层基础信息有相当显著的应用意义，相关的技术人员根据我国的煤层实际开采情况进行了相关方面的努力，在研究过程当中也结合了多种高新技术，例如图像研究方法和地震波测查方法还应用到了高分子射线以及地质雷达等多种技术。但是我国的滚筒采煤机还是主要使用记忆截割法进行操作，这样的截割方法无法实现自动化和智能化，我国的煤炭储量非常多，数量和种类都很多，进行实际开采的过程中一般是不同厚度和硬度的煤层有着不同种类的煤炭资源，需要技术人员实时监督采煤机的开采进度，保证和煤层的变化统一。滚筒采煤机当中近年来也加入了热成像技术，采煤机进行截割的过程中可以通过剪裁和拼图等多种方式来明确不同煤层的分界线，再安装震动传感设备，技术人员进行研究和应用之前首先就要掌握设备运行的原理和应用技术特点，结合区域煤层的分布特点，提升判断的精确度，提升采矿质量和效率。

2.4 故障预警技术

滚筒采煤机在工作过程当中如果遇到了故障是相当明显的，一般表现为剧烈晃动或者是工作的停止，但是在煤层开采过程中出现这种问题很可能导致滚筒采煤机出现质量问题，或者是导致煤层的不稳定，这就要求滚筒采煤机有准确的故障预警技术。要想提升故障预警技术的效率，我们首先就需要清晰了解采煤机故障产生的原因，通过对滚筒采煤机故障的分析，我们发现滚筒采煤机出现故障大部分都是因为温度过高或者是震动幅度太强导致出现问题，如果我们能在采煤机出现故障之前就进行故障的预防，那么煤层的开采效率和开采质量就变得更加重要。采煤机自动化和智能化也体现在故障预警技术当中，采煤机根据自身煤层采集的历史数据还有信息等来对采煤机当中重点零部件的外形和使用情况进行分析，采煤机将这些信息通过光纤传输给计算机，进行全面判断。

3 总结

在提升滚筒采煤机自动化和智能化的过程中，我们不能仅仅拘泥于这一种类型采煤机的使用，对其他类型的采煤机也可以进行更多的实验测试。伴随时代的发展和进步，智能化和自动化技术不断进步和提升，我国的煤层开采程度也越来越深入，当前攻克困难煤层的煤矿工程越来越多，提升采煤机的自动化和智能化更加重要。自动化和智能化应用的过程中需要精准的信息采集和传输，计算机的处理能力也要满足要求。滚筒采煤机自动化和智能化发展主要还是依靠自动化传递和影像视频记录以及煤层和岩石层的辨别技术实现，发展的过程中要优化对采煤机的远程监控，保证整个采煤机的稳定和安全。