现如今，我国煤矿行业发展的越来越好，其中智能化技术的应用也取得了新的突破。煤矿作为国民经济的重要支柱产业之一，对于国家经济的增长、就业和外汇等方面发挥着重要作用价值。随着智能化技术不断优化升级，我国大部分煤矿的智能化建设力度也在不断发展中，届时自动化技术也将得以新的突破。因此，对智能化技术进行相关研究分析，能够促进煤矿开采自动化技术的发展，进而提高工作效率，造福于人类。

1智能化联合采煤系统在煤矿采矿中的应用概述

1.1应用原则

随着智能化、信息化等新兴技术的迅速发展，尤其是在煤矿行业，其使用效率越来越高，已经成为国内煤矿企业开采环节的不可或缺的技术部分。对于煤矿开采智能化技术的运用原理而言，首先，需要明确该技术在运用时，必须要严格遵守技术的科学性和合理性，不能完全盲目的投入使用，这其中的合理性是指这种技术的应用必须要满足实际开采需求，除此之外，在某些自动化机械设备的应用过程中也要遵守科学性原则，唯有如此，才能保证煤矿开采高效率、高质量完成。因此，需要保证智能化技术的科学合理运用，并且也要与煤矿实际工程要求相结合。

1.2应用特点

当前正是智能化技术发展的大好时机，特别是对于煤矿开采领域而言，其应用将对煤矿开采作业环节起到推波助澜的积极作用。通过智能化技术的运用，可以将传统的煤矿转变成当前的智能化煤矿，以适应新时代发展需求。例如，以智能化、自动化技术为纽带，将电气设备与之联系在一起，使其各自发挥出自身的优点。随着智能化技术的发展，煤矿企业可以向社会提供更高质量和更稳定的煤炭资源，届时我国电气行业的发展也将取得新的突破^[1]。

1.3应用优势

1.3.1精准控制

随着智能化技术的不断发展，煤矿开采自动化水平显著提高，尤其是在自动化控制方面，与传统人工开采相比，有着显著优越性。为了能够更好地适应目前煤矿开采自动化处理需要，将智能技术加入到现有的传统采矿作业中，通过持续地收集煤矿数据，能够达到精准自动化控制，从而减少了人力负担，简化繁杂的工作，并且其还可以利用智能化远程控制的方式，使煤矿开采人员能够对设备进行远程遥控，极大程度上地为煤矿开采人员创造了一个更加舒服的工作环境。

1.3.2一致性提升

在智能化采煤系统应用过程中，所产生数据的一致性是十分重要的。在智能技术下的采煤系统，通过利用数据采集传感器，可以大幅度提升收集到的数据准确性，而这一技术能够有效改善当前传统自动化数据获取精度低下的弊端。在进一步的数据处理中，利用智能化采煤系统对所收集到的数据进行全面、科学地分析，能够代替过去传统人工分析操作，极大程度上提高了数据处理的效率、准确性。

1.3.3系统灵活性增加

过去传统的煤矿开采作业通常都是基于人力劳作经验，同时借助工业控制模型来进行计算，此方法的弊端在于其对模型和相关数据的依赖性很强，但是采集到的数据中往往存在着误差或不确定因素，导致模型精准度有所下降，系统控制灵活性相对较差。随着智能化技术的引入，这一问题得以有效解决，该技术不仅打破了对传统工业控制模式的依赖，同时也将智能化技术引入到煤矿采煤系统中实现智能化控制，从而有效克服了传统工业控制模型不准确的缺点，也极大程度上地使系统控制灵活性显著增强。

2智能化联合采煤系统在煤矿开采中的具体应用

2.1采煤机自动化

采煤机是实现智能化采煤系统的核心设备，其自动化程度、检测技术对于实际采煤工作而言十分重要^[2]。相关技术人员在构建智能化联合采煤系统的时候，首要需要实现采煤机自动化，利用多元化的信息技术设备，如：传感器、控制系统等。利用传感器来获取采煤机的倾斜度和运行位置，可以对采煤机的工作状况进行准确的判断。同时，还可以对采煤机添加记忆式割煤技术，比如摇臂自动调整等。在煤矿开采过程中，受地质条件的影响，所以作业环境往往简陋且复杂，作业人员很难准确地确定煤岩具体位置，而智能化采煤机则能够精确地确定煤岩边界，如利用摄像头、红外线等探测设备，对工作面进行成像，使工作人员能够准确地判断煤岩边界，同时，还能利用信息技术对采煤机滚筒高度和牵引速度进行精确的控制，从而达到对采煤机工作状况的精确控制，提高采煤工作效率。

2.2掘进监控系统

随着我国电气自动化技术的不断发展，遥控技术也日趋完善，包括煤矿在内的各个行业，都已经将远程监控系统运用到了日常生产作业中，以提高工作效率。随着我国煤矿机械化、智能化应用水平的不断提高，大部分煤矿企业都采用了远程监控技术，以此实现对地下采煤自动化设备的实时监测，从而极大地减少了煤矿的安全风险^[3]。其中，该技术是指在对掘进机进行定位，并确保掘进机的角度已被调节好之后，在截割时，确定悬臂与断面的关系，并以此为基础设计系统程序和运行方案，并结合相关数据，通过嵌入式的设备，对摇臂进行控制，解决以往所存在的超挖问题。在掘进过程中，由于井下作业环境较为恶劣，所以就会影响到掘进机的正常工作。比如，在这其中存在的大量灰尘，就会影响设备导航定位。除此之外，因为巷道内几乎没有信号，所以并不能采用GPS系统，要克服这一困难，就必须采用非视觉的技术。当前，掘进工作主要是在掘进机的下方采用激光的技术来实现定向，而作业人员也可以根据激光的传播方向来进行定位。不过这个方法产生很大的误差，并且难以达到理想效果。而利用掘进机实现定向控制，就是把收集到的相关信息传输到相应的控制器中，进而构建出误差反馈系统，如果系统监测存在错误产生，就能够及时对掘进机的角度进行调节，从而达到定向掘进的目的。由于煤矿井下作业条件恶劣，采用传统视频探测手段难以达到预期的效果。另外，目前采煤工作应用的大型设备数量也在不断增加，其在使用的过程中也会继续推进发展，这就导致了设备布线变得更加复杂，存在着更多的干扰因素，不能达到预期的工作效果。因此，应用掘进远距离视频传输系统，能够很好地解决这一问题。

2.3刮板机自动化技术

该技术中涵盖了控制启动方法、直线控制技术等多个方面。刮板机自动化技术主要应用于设备电流电压的监测，所以该设备一般安装在开关、电动机等位置，并通过总线方法将监测数据传输到相应的控制系统中^[4]。

2.4中央控制技术

智能化采煤系统的中央控制技术也是系统中至关重要的环节，该技术包含了众多方面，比如工控机、视频系统、电液控制系统等。其中，工控机的作用就是对采煤工作面的设备进行实时监控，例如启动、停止、参数调控、故障信息记录等多个方面。该技术的应用对于井下作业人员而言，能够极大程度上地缩短工作量，能够全面地掌握工作设备的具体信息，减少因作业设备故障而导致的作业效率下降，从根源上杜绝安全风险。而通信系统就是对煤矿综采面的运输系统进行远程控制，如运输机、转载机、破碎机等，通过视频监控，集控中心工作人员能够对运输设备的实时运行状况进行全面了解。同时，也可以通过该系统在线与作业人员进行语音、视频通话等，并根据施工进度适时调整设计方案，针对故障问题能够及时解决处理，保障井下作业人员的人身安全，从而提高采煤工作效率。

2.5电液智能化控制系统

通过与液压支架遥控控制台相匹配，使监测中心工作人员可以通过远程遥控方式对开采现场进行进度调节；配以电液控制电脑的主屏、视屏等，能够使整个系统的工作状态得到充分的展示，为遥控操作提供了更多的参考依据。在此基础上，实现了液压支架的升降、推拉、拔升等一系列操作，并实时地将所产生的操作控制信息传递到数据中心，保证了支架的稳定性^[5]。

2.6设计与测试技术

齿轮传动是其中最重要的应用工作。而在这方面的设计中，通常不会考虑壳体和轴承的变形因素以及轴系的弹性和润滑性等，所以其设计精度不高。而采用智能化采煤系统，则使其驱动系统具有更高的先进性。在计算负荷时，根据井下电流的特点，采用miner算法可以计算得出不同情况下采煤机所受的荷载，为具体操作提供相应的数据参考。传统的煤机减速器在使用过程中，经常会遇到温度、负荷等问题的影响。而通过对减速器进行振动试验，可以判断出减速器的状况，并对出现故障的部位进行定位。

2.7自动化工艺

根据不同的工作面，选用适合的自动化操作模式。与传统人工作业相比，应用自动化技术可以减轻作业人员工作量的同时，还可以使设备的稳定性得到更好的保障，从而使煤矿开采的生产效率得以有效提升。通过对煤矿各个工作面加以分析，可以发现，在实际开采过程中，设备端头进刀的时间是最关键的，采用自动控制技术，可以大大减少端头进刀的时间，从而进一步提高生产效率。

3应用实例

3.1工程概况

麻家梁煤矿，工作面长度200m，推进长度约1400m，采面为综放开采，可采长度1100m矿井生产能力为10.0Mt/a，年均产煤量达1200万吨。

3.2自动化系统方案

3.2.1采煤机控制系统

采煤机控制系统具有记忆割煤功能，同时还具有切三角煤、斜切进刀的加工执行能力。该设备还配备了一台机载瓦斯浓度检测仪器，当井下瓦斯浓度到达设置峰值时，采煤机控制系统将自动开启减速、停机等操作。采煤机的控制系统采用了有线与无线两种方式。有线通讯使用的是煤矿公司供应的采煤机缆线，通过采煤机的控制缆线将无线数据传送至数据集中控制中心。无线通信主要是通过功率载波或者是无线接入来实现的。

3.2.2支架电液控制系统

该系统由控制器、液压换向阀、压力传感器等组成。液压支架的自动启停时间不得超过500ms，控制延迟不得超过200ms。采用电液控制系统，配合采煤机能够实现双向、单的等方位的操作。

3.3.3现场运输控制系统

运输控制系统则是针对采煤各个工作面设备的数据进行收集与运输，然后通过无线通信接入到相应的数据集控中心，该系统设备主要由：变频器、胶带运输机、泵站、工作面及控制器等组成。

3.3.4视频监控系统

视频监控系统是指采煤综采工作面的视频监控、节点视频、视频传输网络等部分组成。该系统安装设计为：第一，每3台支架安装1个摄像仪；第二，在巷道机头、机尾等位置，配置7台巷道摄像仪设备；第三，在各个工作面安装交换机，并组建成1000兆网络；第四，确保综采工作面网络监控系统达到1000兆网络。

3.3现场实际应用效果

智能化采煤系统主要由中央控制中心、远程控制、视频监控、记忆割煤、支架电液控等组成。因此，应用该系统满足了以下几点的应用：

（1）实现液压支架、采煤机、运输机等不同设备的视频监控和远程控制。

（2）实现记忆割煤、中部斜切进刀等自动化工艺，同时满足双向、单向割煤操作。通过集控中心的视频监控系统，能够实现人工远程干预操作，同时还可以实现综放自动化控制。

（3）对综采工作面的数据信息进行分类整理，并通过无线网络实时将数据上传至集控中心，然后有工作人员对数据加以分析后进行综合发布。

（4）改善井下作业环境，降低人力劳作量，保障作业人员人身安全，提供开采效率。

4结语

综上所述，煤矿采矿作业应用智能化技术，不仅可以提升自动化水平，同时也可以实现远程检测、自动采煤、视频监控等功能，能够使煤矿采矿作业更加高效、安全，对于缩短生产时间和提高煤矿安全生产有着重要作用意义。

参考文献

[1]孙进伟,郑勇,徐犇.纳林河二号井煤矿智能化系统构建及关键技术探讨[J].山西煤炭,2021,41(02):105-110.

[2]毛化文.14402智能化采煤系统在矿区的应用[J].矿业装备,2021,(06):228-229.

[3]左红兵,张哲其.智能化联合采煤系统在煤矿开采中的运用[J].内蒙古煤炭经济,2021,(05):131-132.

[4]吴宁,杨波.大采高智能化采煤控制技术在黄陵二号煤矿的发展[J].陕西煤炭,2019,38(06):103-106.

[5]王猛.煤矿综放工作面智能化开采系统的应用分析[J].江西煤炭科技,2023,(01):202-204.