煤礦采煤機(jī)智能化關(guān)鍵技術(shù)探討

煤礦采煤機(jī)智能化關(guān)鍵技術(shù)探討

摘要：煤礦采煤機(jī)裝置的有效應(yīng)用對(duì)提升煤礦資源的綜合性開(kāi)采質(zhì)量十分重要。智能化關(guān)鍵技術(shù)的正確使用，是保證煤礦采煤機(jī)得到優(yōu)化操作的基礎(chǔ)性工作。因此，加強(qiáng)對(duì)采煤機(jī)智能化技術(shù)的關(guān)注和應(yīng)用，是提高煤礦綜合性開(kāi)采質(zhì)量的關(guān)鍵?；诖耍韵聦?duì)煤礦采煤機(jī)智能化關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討，以供參考。關(guān)鍵詞：煤礦;采煤機(jī);智能化;關(guān)鍵技術(shù)引言在煤礦開(kāi)采生產(chǎn)作業(yè)中，最重要的設(shè)備是采煤機(jī)。要實(shí)現(xiàn)智能化的煤礦開(kāi)采作業(yè)，就要達(dá)到采煤機(jī)自動(dòng)智能化控制。采煤機(jī)智能化的標(biāo)準(zhǔn)是能夠依據(jù)煤層的具體條件及煤層狀況自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在這項(xiàng)技術(shù)當(dāng)中，智能自動(dòng)控制技術(shù)及狀態(tài)評(píng)價(jià)感知技術(shù)是核心部分。1采煤機(jī)相關(guān)狀態(tài)的感知智能技術(shù)1.2煤巖界面感知自然成藏的煤層邊界一般都是不規(guī)則的，底板巖石上升、頂板巖石下降，煤層巖石出現(xiàn)的情況非常普遍，除非自動(dòng)識(shí)別煤巖界面，否則無(wú)人機(jī)械化的煤炭開(kāi)采將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。當(dāng)今世界主要的煤巖界面識(shí)別技術(shù)包括雷達(dá)檢測(cè)、r射線檢測(cè)、激光檢測(cè)等。近年來(lái)多參數(shù)協(xié)同識(shí)別方法在綜采工作中應(yīng)用比較廣泛，效果也比較理想。該方法主要通過(guò)徑向基函數(shù)中性網(wǎng)絡(luò)(RBF)將采煤機(jī)搖臂振動(dòng)、滾筒扭矩、驅(qū)動(dòng)電流、支撐缸壓力、截止噪聲等多種傳感器的檢測(cè)結(jié)果融合在一起，最終準(zhǔn)確識(shí)別煤巖1.2采煤機(jī)的定位技術(shù)采煤機(jī)在確定行走工作軌跡的時(shí)候是遵循輸送機(jī)運(yùn)行導(dǎo)軌的走向而定的。直接對(duì)液壓架智能調(diào)節(jié)功能造成影響，也決定了作業(yè)面綜采煤礦截割的直度，同時(shí)還為滾筒高度自動(dòng)化提供信息參考。因此，在智能化采煤作業(yè)里，核心關(guān)鍵技術(shù)是地質(zhì)結(jié)構(gòu)空間相關(guān)的三維定位。如今，采煤機(jī)的定位功能原理主要是應(yīng)用無(wú)限的傳感網(wǎng)、紅外線、地理數(shù)據(jù)信息自動(dòng)系統(tǒng)和超聲波技術(shù)等進(jìn)行定位[3]。根據(jù)地理數(shù)據(jù)信息GIS定位系統(tǒng)，要將慣性的導(dǎo)航系統(tǒng)裝置安裝在采煤機(jī)的上面，以確定采煤機(jī)的姿態(tài)及行走的方向，經(jīng)過(guò)在鉸接軸及搖臂上裝置編碼器，測(cè)量搖臂旋轉(zhuǎn)的角度，通過(guò)安裝編碼器實(shí)現(xiàn)距離及速度的測(cè)量。2采煤機(jī)智能控制模型2.1姿態(tài)控制電牽引采煤機(jī)的鼓高是通過(guò)內(nèi)存切割實(shí)現(xiàn)的。需要調(diào)整輥?zhàn)訒r(shí)，通常牽引速度變化、牽引調(diào)節(jié)能力和馀量調(diào)節(jié)直接影響牽引速度，充當(dāng)采煤機(jī)行駛狀態(tài)的確定，并受液壓支架的移動(dòng)速度限制。要使用單獨(dú)的行程姿勢(shì)邏輯傳感器解決這些問(wèn)題，必須設(shè)置值函數(shù)、狀態(tài)空間、附加約束和通過(guò)牽引變頻控制和切割路徑調(diào)整界面控制的附加特征。2.2滾筒截割調(diào)高的控制當(dāng)滾筒截割進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，調(diào)節(jié)的時(shí)機(jī)與調(diào)節(jié)量主要依據(jù)采煤機(jī)的速度、電機(jī)使用的電流、采煤機(jī)運(yùn)行曲線以及采煤機(jī)位置決定。因此，滾筒截割進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)一定進(jìn)行上述條件識(shí)別與感知。邏輯程序必須設(shè)置模糊牽引的速度、電機(jī)電流、油缸微分位移、搖臂微分傾角、積分時(shí)間調(diào)節(jié)、積分高度調(diào)節(jié)等，并設(shè)置相關(guān)的報(bào)警界限。2.3截割滾筒調(diào)高控制進(jìn)行截割滾筒調(diào)節(jié)的時(shí)候，調(diào)節(jié)量和調(diào)節(jié)時(shí)間主要是由機(jī)身位置、截割路徑曲線、截割電動(dòng)機(jī)電流以及牽引速度來(lái)決定的。因此，在調(diào)整切割鼓的時(shí)候，必須意識(shí)到和認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)。邏輯傳感器必須為電動(dòng)機(jī)高度調(diào)整設(shè)置調(diào)整高度積分、調(diào)整時(shí)間積分、搖臂傾斜微分、圓柱體位移微分、切割電流、相應(yīng)的模糊狀態(tài)牽引速度和相應(yīng)的模糊狀態(tài)等附加約束和附加屬性，必須為調(diào)整時(shí)間和高度警報(bào)設(shè)置相關(guān)的保護(hù)邏輯運(yùn)算符，調(diào)整單元的邏輯狀態(tài)是通過(guò)設(shè)置相關(guān)的值函數(shù)來(lái)表示的3自動(dòng)放煤技術(shù)3.1振動(dòng)法自動(dòng)放煤技術(shù)這種技術(shù)是根據(jù)硬度不同的物體在相互撞擊中形成的差異化振動(dòng)信號(hào)，借由對(duì)這些振動(dòng)信號(hào)的辨識(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)撞擊物類(lèi)別的確定，其適用于煤矸硬度差異較為明顯的作業(yè)面。作業(yè)時(shí)，依靠布設(shè)于液壓支架上的振動(dòng)傳感裝置，對(duì)煤炭和矸石撞擊支架尾梁時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集和辨識(shí)處理。具體處理過(guò)程包括電信號(hào)去噪處理、前濾波處理、功率譜分析等。同時(shí)，鑒于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)有數(shù)量較多的傳感裝置，需運(yùn)用信息融合手段對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，并根據(jù)處理所得信息生成相應(yīng)的操控指令，發(fā)送至控制裝置，進(jìn)而使得放煤口能夠?qū)崟r(shí)關(guān)閉，保障放煤作業(yè)的智能化?，F(xiàn)場(chǎng)的具體操作過(guò)程為：在支架尾梁上布設(shè)煤矸識(shí)別裝置，借由連接裝置實(shí)現(xiàn)與支架控制器的互連，開(kāi)展數(shù)據(jù)交換。放煤作業(yè)時(shí)，煤矸識(shí)別裝置收集煤矸下落時(shí)撞擊尾梁產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，并對(duì)相應(yīng)信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和實(shí)時(shí)傳輸，確?？刂破髂軌螂S時(shí)根據(jù)煤矸石放出情況對(duì)放煤口閉合與否進(jìn)行操控，確保放煤的自動(dòng)化。3.2自適應(yīng)調(diào)高控制技術(shù)采煤機(jī)在切割過(guò)程中，煤層的地質(zhì)條件發(fā)生了巨大變化，根據(jù)記憶位置被切割，磁巖或頂板巖石被切割或斷層，切割受到嚴(yán)重?fù)p害，并可能發(fā)生安全事故?；谌斯っ庖呃碚摰牟擅簷C(jī)切削鼓適應(yīng)模型很好地解決了這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)與記憶切削的有效結(jié)合，采煤機(jī)滾筒在切削時(shí)會(huì)根據(jù)地質(zhì)條件自動(dòng)升高。3.3記憶模式自動(dòng)放煤技術(shù)當(dāng)井下回采作業(yè)所處地質(zhì)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，且回采作業(yè)單刀的變化微小時(shí)，鑒于回采作業(yè)的單一和重復(fù)，運(yùn)用智能操控裝置將回采作業(yè)人員對(duì)支架的操控過(guò)程記憶下來(lái)，并在重復(fù)的回采作業(yè)中進(jìn)行反復(fù)的記憶操作，能夠大幅降低放煤作業(yè)操控難度，提升作業(yè)效率。具體操作為：于支架上布設(shè)自動(dòng)放煤控制裝置，該裝置能夠?qū)θ斯げ僮餍畔⒂枰圆杉?、存?chǔ)，通過(guò)井下作業(yè)人員的先行示范，由記憶裝置對(duì)作業(yè)人員操作工序、時(shí)序等內(nèi)容進(jìn)行翔實(shí)而精準(zhǔn)的記憶，并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理形成一套自動(dòng)放煤作業(yè)程序，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)回采作業(yè)的自動(dòng)化。4煤礦采煤機(jī)智能化關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化應(yīng)用策略4.1要加強(qiáng)對(duì)采煤機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，滾筒高度狀態(tài)的關(guān)注尤其要對(duì)滾筒高度能否使用煤層的起伏狀態(tài)加以研究，使采煤機(jī)截割路徑的控制工作可以更好的適應(yīng)煤礦巷道的特征，更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層厚度的關(guān)鍵性信息資源的識(shí)別。要加強(qiáng)對(duì)煤巖分界狀態(tài)的關(guān)注，尤其要對(duì)記憶截割技術(shù)在煤礦開(kāi)采過(guò)程中的效率優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)煤巖界面特征的有效分析，為記憶截割技術(shù)價(jià)值的充分顯現(xiàn)提供幫助。一定要強(qiáng)化對(duì)截割控制流程的關(guān)注，尤其要對(duì)記憶截割技術(shù)開(kāi)展過(guò)程中，路徑記憶數(shù)據(jù)特征的關(guān)注，并使其分析方法可以得到完整的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。采煤機(jī)裝置智能化技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)設(shè)備自適應(yīng)調(diào)高系統(tǒng)的運(yùn)行需要，尤其要保證采煤機(jī)裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中，各項(xiàng)基礎(chǔ)性信息資源的記憶和應(yīng)用需求，為路徑規(guī)劃工作完整的實(shí)現(xiàn)對(duì)截割參數(shù)的正確控制提供幫助。4.2完善智能化開(kāi)采的軟件技術(shù)不是將所有的簡(jiǎn)單子系統(tǒng)進(jìn)行疊加就可以實(shí)現(xiàn)智能化開(kāi)采系統(tǒng)，需要我們做的是增加每個(gè)子系統(tǒng)之間的配合度，使各個(gè)子系統(tǒng)之間可以相互融合，讓每個(gè)子系統(tǒng)之間可以進(jìn)行信息共享，而在實(shí)際研發(fā)過(guò)程中，會(huì)存在很多意外情況的發(fā)生以及不確定因素的發(fā)生，這就要求我們不斷完善智能化開(kāi)采系統(tǒng)，提高其各個(gè)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性。結(jié)束語(yǔ)在煤炭礦業(yè)智能開(kāi)采工作中，采煤機(jī)智能化裝備是智能開(kāi)采中的主要設(shè)備，其主要含蓋自動(dòng)診斷故障、自動(dòng)調(diào)高截割、自動(dòng)感知煤巖、自動(dòng)定位、自動(dòng)糾正等高科技技術(shù)。煤炭礦業(yè)智能開(kāi)采技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)煤炭開(kāi)采的自動(dòng)化與智能化。參考文獻(xiàn)[1].智能化無(wú)人開(kāi)采技術(shù)[J].煤炭經(jīng)濟(jì)研究,2019,39(08):91.[2]李子彥.煤礦采煤機(jī)智能化關(guān)鍵技術(shù)探析[J].能源技術(shù)與管理,2019,44(04):151-153.[3]姬明琪.基于互聯(lián)