冀中股份公司邢台矿综采二队河北省邢台市054000
摘要：随着我国社会经济的高速发展，对能源的需求量越来越大，而作为我国现在使用的主要能源，煤的使用依然是人们生活中主要依赖的资源，因此如何更好的提高采煤技术，智能化采煤装备技术的发展普及关乎到民众的生活水平的提高。如何更好的提高采煤过程中使用到的设备的智能化程度就成了民生工程向更深层次推进的关键。
关键词：智能化；采煤装备；关键技术
我国煤炭有90%是井工开采，深部煤层的瓦斯爆炸及岩层垮塌、突水等地质灾害发生率高、偶然性强，对采煤工人生命安全威胁极大。目前，我国煤矿井下采掘装备的智能化程度不高，导致我国煤矿开采灾害多、用人多、伤亡多、效率低。一般认为，智能化矿山的基本要素包括：全矿山信息和数据采集系统；高速双向全矿山实时监测和控制的通信网络；计算机化的信息管理、矿山规划、控制和维护系统；连接到信息系统的机械设备自动化和远程操控；与公共信息网络连接的通信和监测系统。智能化开采是指在不需要人工直接干预情况下，通过采掘环境的智能感知、采掘装备的智能调控、采掘作业的自主巡航，由采掘装备独立完成的回采作业过程。智能化开采是在机械化开采、自动化开采基础上，信息化与工业化深度融合的煤炭开采技术变革。
一、我国采煤装备智能化技术发展及现状
从发展历史看，我国煤矿开采行业最初是全人力开采，随着技术装备不断提升，在上个世纪80年代逐步实现半自动化开采，12世纪实现了全自动化开采，大大提高了整个煤矿开采行业的效率以及安全水平，目前，煤矿开采行业的发展方向是无人化智能开采，但是目前仍处于起步阶段，相关的理论文献等比较少，能够实际应用于煤矿开采的智能技术装备更是寥寥无几。
1.采煤机智能化技术，在采煤机智能化技术领域，我国在国际上一直是紧随国际先进水平的，甚至在某些领域是处于领先国际水平的，目前，我国已经完全掌握井下年采千万吨煤炭技术，可以说我国的采煤机智能化技术紧随时代潮流，发展速度十分惊人。近年我国更是掌握了采煤机智能化的关键性技术，主要包括：第一，采煤机截割滚筒记忆功能，可以自行识别截割路径；第二，机载无线收发信号功能，此功能可以实现信息的远程传递与操控，可以对设备的运行进行监控；第三，参数的在线感知技术，可以进行设备参数例如机器运行参数以及故障参数等的自行调控，如果出现异常情况还可以对设备进行故障诊断及报警。该项技术隶属于我国“863”重点项目“煤矿井下采掘装备远程遥控关键技术”。
2.液压支架智能化技术，一般来说，只有电液控制系统技术有了新的突破才能进一步提升液压支架智能化技术，两者是相互依赖的。目前，国外主流电液控制系统主要有电液控制系统、电液控制系统以及电液控制系统三种类别，电液控制系统可实现的基本功能包括：单体支架或者群组支架的控制协调功能，例如自动放煤等，系统的自动诊断功能，可以及时进行故障排除，还可以实现远程操作与控制功能。电液控制系统的以上基本功能，国内自主研发的电液控制系统已经可以全部实现，但是在功能实现的准确性与安全性上还是有提升的空间的。在液压支架智能化技术上，存在的最大问题是不能将围岩与支撑架的相互支撑进行进一步的融合与提升，因为液压支架采取的是分布式组织，因此还需要进一步提升协同合作技术。
3.刮板输送机智能化技术，刮板输送机智能化技术的主要实现目标有：软启动、刮板链自适应张紧、自动监控监测技术。首先，软启动的主要实现是通过电动机、变频机以及减速器进行协同调节，还有其他方式，例如电动机、减速器以及阀控充液型液力藕合器的协调作用等。优点是可以较好的实现软启动控制，可以保证设备的正常安全运行，但缺点是成本比较高，性价比低。其次，实现刮板链的张紧自调控，主要是可以将刮板链的状态信息进行感知和识别，然后将信息进行传输到PLc控制器，控制器对接收到的信息进行进一步处理与分析，然后通过智能化判断对刮板链进行状态参数的调控。利用互联网系统将各个关键部件进行连接，实现信息的及时传递，如果出现故障问题，可以及时进行调节与控制，同时做到故障自动报警与自动处理，进一步提高了刮板传送机的智能化技术。
4.带式输送机智能化技术，要实现大型带式输送机智能化技术要做到以下几点：第一传送机的软启动；第二实现传送机的自适应张紧控制。目前，我国已经实现了双电动机差动软启动传动系统，优点是软启动、软停车，在较大范围内可进行无极调速以及过载自动保护，成功实现了带式输送机智能化技术的关键一步，同时还可以降低成本、延长寿命，大大提高了输送机的工作效率。关于传送机的自适应张紧控制，可以通过液压绞车自动张紧装置来实现。
二、智能化采煤装备的技术构架
智能化采煤装备面临“两自一高”的特殊技术难题，即煤岩自适应截割与支护、自主巡航采煤作业和高效可靠动力传递。从人力开采到机器开采，再到智能开采的技术演变路径，虽然机器开采替代了人力开采的工具、力量和调控功能，但未能替代感知、分析和决策功能。只有当采煤机械被赋予分析、决策能力，才能研制出传感、识别、调控三位一体的智能化采煤装备，为此需要解决智能化采煤装备的任务适应性、机械可靠性和调控精准性的三大难题。具体而言，亟需突破以下3个关键技术：①深采煤层高效截割和安全支护技术；②重载采煤装备可靠性及高性能传动技术；③复杂地质条件下采煤作业智能感知与调控技术。破解这3个技术难题，其根本基础是感知矿山物联网，使采煤装备具备“三个感知，三个自适”。所谓“三个感知”，是指感知采煤环境、感知装备状态、感知作业姿态；“三个自适”是指自适应截割、自适应巡航、自适性诊断。因此，通过构建煤矿井下的人－机－环境物联网，即可基于3个感知的实现，使采煤装备具备开采适应性、动力可靠性、控制自主性的智能化功能，形成一个具有分析、决策和执行功能的闭合控制环，从而实现井下智能化开采。
三、智能化采煤装备关键技术的突破方向
智能化装备关键技术是提高无人化采煤的关键，而采煤装备的不断提高，还需要从以下这几个方面寻找突破口：高效自适应截割技术、液压支架自适应控制技术、动力传递自适应调控技术、煤岩界面智能识别技术、采煤装备智能诊断技术、采煤装备自主巡航技术。截割技术的不断提高可以使得采煤效率更高，从煤层的识别到煤层截割手段的选取都需要截割设备的智能化不断提高；液压支架自适应控制技术能为各种在矿井中作业的设备提供有利的支撑，使得在煤矿中作业的设备能够适应矿井的环境；动力传递自适应调控技术为被成功截割下来的煤岩安全高效的运到地面上，并被有效利用，位煤能源的最终发挥作用铺设了必要的途径；煤岩层界面智能识别技术可以为煤层的的识别提供有效的技术支持，从对煤层的判别到开采手段的选取，都采取智能化的方式为煤矿的开采提供了新的科学知识。
我国要实现智能化采煤装备技术还需要在以下三个方面进行提升：第一，任务的自主智能化适应，第二，装备的可靠性与安全性，第三，装备参数调控的准确性与智能性。除此之外，还需要掌握三项关键性技术，即煤层高效截割和安全支护技术、装备安全自适应技术、采煤环境智能化感知与参数调控技术。要想把矿下的各个智能装备进行连接还需要建立完整可靠的信息传输通道，即感知矿山物联网，通过此互联网实现人与装备、装备与采矿的相互连接，从而可以使得人利用装备对采矿环境进行感知识别、对开采信息进行智能化处理，真正实现高效率高质量的完成矿下开采作业。
参考文献：
［1］钱德山．地下矿采矿科学技术的发展趋势及研究.2016
［2］任笑笑智能化采煤装备的关键技术及研究.2016
［3］毛世荣.智能化采煤装备的关键技术.2016