智能综采技术及应用

陕煤集团红柳林矿业有限公司（简称红柳林煤矿） 智能化工作面，通过高清视频监控、液压支架电液控制、采煤机的智能化控制、装备顺序停机控制等技术，现已实现液压支架跟机自动化，跟机自动喷雾、降架喷雾的常态化使用。综采自动化集中控制技术的综合应用实现了采煤机状态表程序割煤和配合记忆割煤，两巷道超前支架实现了遥控器远程控制，输送机载荷控制采煤机自动调速等功能。综采智能化管理系统将采煤机、液压支架、运输设备及供液设备等有机整合到一起，再合理编排，实现地面与井下的集中化管理和控制。

高清视频监控

高清的视频监控实时监测综采工作面运行状态，全覆盖井下作业的重要场景和环节，智能化系统选择云台摄像设备满足监控角度切换，垂直角度旋转75°，水平方向旋转180°，工作面全方位视频监控界面如图1 所示。

图1　工作面全方位视频监控界面

液压支架电液控制

综采工作面液压支架安装大量传感器实时监测设备运行状态，满足监控液压支架移动顺序、移动动作等相关信息的全面管控。设备运行时，液压支架运行数据实时传送到控制系统的监控主机，智能化系统的故障诊断功能，通过液压支架数据分析支架存在的安全隐患和故障类型，并精准定位故障位置，及时警报，智能化管理系统监测到重大故障，会迅速停止设备运行，保障设备运行的安全性。

采煤机智能控制

采煤机安装了定位器和采高传感器等检测设备，实时监测采煤主要仪器的工作状态和位置，并具有记忆切割功能，采煤机前滚筒和后滚筒位置分别进行切割开采，运行轨迹以及切割时间均实时回传服务器，进行数据整理和分析，地面工作人员通过采集监控数据，实现采煤设备远程控制，必要时可通过人工手动控制。采煤机自动割煤系统界面如图2所示。

图2　采煤机自动割煤系统界面

采煤设备顺序停机控制

智能开采主要采煤设备和辅助设备类型较多，工作面设备状态实时监测界面如图3 所示，操作人员发出对综采工作面停止开采需求时，智能化管理系统具备采煤设备顺序停机控制技术。根据设备实际运行状态进行顺序停机，确保采煤设备安全和井下用电安全。智能化管理系统实时监测并分析设备空载电流，分析数据后进行顺序停机。结合已经投入使用的装机顺序停机控制技术，目前首先停止采煤机，确保后续采煤工作不再作业，然后再检测刮板输送机运行电流，确保五载荷后再对转载机、破碎机等设备进行检测，最终确定完全达到空载电流进行设备停止。

图3　工作面设备状态实时监测界面

智能化开采分级建设

红柳林煤矿智能化建设以实现开采环境数字化、采掘装备智能化、生产过程自主化、信息传输网络化和经营管理信息化为主要目标，总体建设目标按智能化程度分初级、中级、高级3 个阶段，在总体设计过程中分别对3 个阶段的智能化运行场景进行考核，并确定相应的建设内容，提出各项内容的主要技术要求等，在实施过程中分级建设和管理。智能综采数字化监控界面如图4 所示。

图4　智能综采数字化监控界面

结合红柳林煤矿实际技术条件，以人、设备和系统3 大主线确定各阶段智能化作业场景。

（1） 初级智能化以单机、单应用系统为主要应用场景，作业模式以“无人值守+远程集控”为主。

（2） 中级智能化以网络条件下的系统集成为主要应用场景，作业模式以“远程操控+全息映射”为主。

（3） 高级智能化以云计算、大数据、人工智能、工业互联网条件下的煤矿综合集成应用为主要应用场景，作业模式以“自主运行+数字孪生”为主。

实时交互综采技术

液压支架与采煤机信息高效共享，开采效率及自动化切割显著提高。实时交互技术提高了设备协同性，采煤机根据配套设备运行信息对自身进行调整。采煤机开采过程中，液压支架接收采煤机运行数据，自动调整自身运转速度，实现与采煤机运转速度一致。在此基础上，采煤机与液压支架同步结束工作，并共同开展后续工作，实时交互技术对提高工作效率具有重要意义，实时交互综采界面如图5所示。

图5　实时交互综采界面

结 语

红柳林煤矿为提高煤矿开采作业效率及安全性，加强智能化开采技术的应用，开创了采矿工作面多项智能化技术，提高了煤矿智能化创新水平 。通过使用多项开采关键技术的融合，红柳林煤矿实现了井下设备的自动化运行，综采自动化集中控制将多岗位合为一岗 ，减少了井下人员数量 ，提高了生产效率，保障了煤矿安全，推进了综采系统智能化建设进程。

策划：李金松 编辑：刘雅清