（国家能源集团神东煤炭公司寸草塔煤矿洗选中心 内蒙古鄂尔多斯市 017209）
摘要：随着煤矿业的不断发展，随着人们对安全性认识的提高，更随着信息化时代的来临，实现煤矿智能化开采是必然的趋势，加快智能无人化开采的建设，才能够促进煤矿开采技术的新发展，让我国煤矿业由劳动密集型向人才密集型的转变，让智能化与信息化的充分融合，我国煤矿业要会迎来快速发展。
关键词：煤炭开采；综采工作面；无人开采
由于煤矿工作的危险性较高，并且工作环境比较恶劣，工作形势也比较严峻，在综采工作面经常会有一定的事故出现，使得煤矿行业陷入到一种窘境。为了能够减少煤矿开采中人员的死亡，最为有效的方法是在煤矿开采区减少人员开采，甚至实现无人开采，这对于煤矿行业而言既是一种进步，也是一种挑战，只有实现无人开采才能够确保工作人员的生命安全，才能够有效地减少事故的发生。实际上，煤矿综采工作面实现智能化无人操作到目前为止还存在着一定的问题，但是我国已经有一些煤矿实现了综采工作面无人开采。
一、慨述
在煤矿综采工作面方面的技术研究已经有很多，在研究中有很多技术和设备的出现与使用为综采工作面无人化的实现奠定了一定的基础，并且实现了煤矿无人开采的初步目标。现阶段，实现煤矿综采工作面智能系统对开采设备进行相应的控制，同时在煤矿运输中智能化系统也能够依据其运输的大小展开一定的调整，对生产能力进行一定的控制，另外，实现煤矿综采工作面无人开采也需要网络的全面覆盖。在国外煤矿开采技术方面一直领先于世界，国外的一些国家在综采工作面智能化研究方面也取得了一定的成功，这其中包括对采矿环境的检测、综采工作面设备工作情况检测与采矿机位置的检测等。在煤矿综采工作面方面全面的检测方便工作人员分析综采工作中的故障，并有利于找出故障发生的原因，最终有效地解决，提升煤矿开采的效率。
二、综采工作面无人化与自动化的关系
近年来，对现有的信息化综采工作面、数字化综采工作面、自动化综采工作面、智能化综采工作面、无人化综采工作面等名词尚无统一的规范和标准，易造成混乱。业内学者建议统一命名为自动化综采工作面，并按自动化程度分为综采工作面局部自动化、综采工作面半自动化、综采工作面全自动化和综采工作面智能自动化。从自动化的实现程度来看，这种划分似乎有一定的道理，但其本身定义又存在不确定性，如局部、半自动如何界定。因此，需从根本上弄清楚综采工作面信息化、自动化、数字化、智能化、无人化之间的异同及联系，信息化综采工作面、数字化综采工作面、自动化综采工作面、智能化综采工作面都是煤矿综采工作面发展的方向，本质上没有太大区别，只是从不同角度、维度及程度进行诠释。数字化是表现形式、信息化是实质，自动化是基础，智能化是延伸；数字 化、信息化、自动化、智能化是技术手段，无人化则是煤矿综采工作面开采的终极目标。
三、煤矿综采工作面无人智能化技术
1、工作面实景成像技术
工作面实景成像技术可把随机监测人员从工作面解放出来。针对目前视频监测存在的问题，提出以下解决途径：
（1）将支架实景成像与支架模型结合。建立支架3D模型，支架是刚性连接，结构件相对位置固定，通过检测顶梁、四连杆、底座的倾角就可以确定支架的姿态，通过支架推移千斤顶的伸缩量可以确定支架相对于中部槽的位置，建立支架、刮板输送机、采煤机的相对位置关系，通过监测三者的姿态就可以确定其相对空间关系，实现采煤机的采高调整及防碰撞功能。采集实景图像时，在支架上设置2-3个关键识别点，然后根据拾取的关键点及支架3D模型中各部件的相对位置关系，对支架进行实时建模，将实景视频与3D模型有效结合，在此基础上可以实现工作面的全景拼接，在控制室最大限度重现工作面实景。
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（2）在支架实景成像中加入支架边界辅助线。借助辅助线，远程操作人员可准确把握设备之间及设备与煤壁支架的相对距离，通过实景视频看趋势，辅助线控制距离，从而保证远程操作的工程质量。用不同色块圈定设备的安全区、警示区及禁止区，以确保远程操作的安全性。
（3）采用随动摄像头。随动摄像头可采用随机滑架形式，在工作面中部槽上或顶梁下铺设摄像机滑动轨道。移动摄像机可以在轨道上实现随机或远控快速移动功能，替代人眼，跟随采煤机完成远程控制割煤过程，还可以近全角度旋转，根据需要实现工作面远程巡视。
（4）将无人机应用于矿井自动化开采。目前在矿山开采领域，无人机主要应用于地面爆破、煤田监测、地形测绘、灾害预防等，井工矿井自动化开采领域暂时还无成功应用的例子，但无人机技术将是实现矿井无人化开采的一个有效解决方案。综采工作面可采用无人机来替代采煤机司机。无人机需具备自动悬停及跟随功能，自动识别并跟随采煤机；可以按预定轨迹进行巡航或按控制人员的要求进行定点监测，能够自动生成３Ｄ地图并感知周围环境；能通过安装的超声波雷达自动监测障碍物，并选择最佳路径绕行、避让或停止；可将360°实时图像及数据通过无线网络传输至控制室，以便控制人员作出调整。由于在地层深处工作，无人机需采用陀螺仪定位、导航。
2、工作面自动校直技术。工作面平直度是综采面工程质量评价的重要指标，是保证无人工作面能够自动连续推进的关键。目前比较有效的校直技术是基于惯性导航仪的工作面自动校直技术，其实现原理是将惯性导航仪安置于采煤机电控箱内，实时检测采煤机三维空间内的位置变化；将俯仰数据应用于采煤机采高控制，水平位移数据应用于支架推移行程控制；根据工作面平直度要求，控制程序计算出每台支架每个工作循环需完成的推移量，精确控制支架推移行程，使工作面所有支架齐步推进，保证工作面的平直度。目前惯性导航仪主要使用美国和法国产品，在美国和澳大利亚矿井中使用非常普遍，部分国内企业也在进行这方面的研究。
三、煤矿综采工作面智能无人化的实现思路
1、从简单到复杂逐步展开。人不可能一口吃一个大胖子出来，我们也不能一步就能够实现智能无人化开采，所以针对煤矿综采工作面地质环境的复杂，我们可以一步步进行研究，从简单地质条件到复杂地质条件，逐步开展智能无人化，这样慢慢适应，不断提高无人化技术，处理各种出现的问题，完全智能无人化的技术与设备。
2、从远程遥控型到智能型无人化开采。远程遥控型无人开采简单来说就是让原本在综采工作面工作的人员放置到监控中心，通过各种监控设备来远程操控采矿，不过这种无人化采矿石技术水平比较低的无人化开采方式，有些设备还不能够完全无人化，还需要人工干预进行调整。而智能型无人化开采就是完全克服各种问题，实现综采工作面生产过程智能化，操作无人化的开采、因此当我们的智能无人化技术发展到一定程度，我们能够获得更多的信息技术的时候，将能够完全实现没有人工干预的情况下完全进行无人化开采。
综采工作面无人化是保证煤矿安全及效率提升最有效的途径，无人化无论从技术储备还是实际需求出发都需要建立在少人化模式的充分发展基础之上，少人化模式的常态化应用是目前中国煤矿自动化发展的重点，无人模式是发展方向。
参考文献：
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［4］ 王刚，方新秋，谢小平．薄煤层无人工作面自动化开采技术应用［J］． 工矿自动化，2013（8）：9 － 13
论文作者:贾建勇,郝邦
论文发表刊物:《河南电力》2018年17期
论文发表时间:2019/3/5
标签：工作面论文; 煤矿论文; 支架论文; 技术论文; 实景论文; 无人机论文; 工作论文; 《河南电力》2018年17期论文;