煤矿综采工作面无人化开采技术探析

摘 要：针对煤矿生产综采工作面无人化开采研究现状，在简单介绍无人化开采定义的基础上，明确了无人化开采发展过程中面临的影响因素，并结合生产要求与现实状况，提出无人化开采实现方法，为煤矿安全生产的发展提供参考。

关键词：煤矿综采工作面无人化开采；影响因素；实现方法

如今，煤矿生产安全形势越发严峻，在此期间促成了很多煤矿安全生产技术，而同时拥有遏制超产与减少工作面人员数量两方面优势的技术当属综采工作面无人化开采，并且这也是未来煤矿生产主流方式。

1 综采工作面无人化开采

我国学者针对综采工作面无人化给出了两种定义：其一，工作面无人，在工作面之外的区域对机电设备进行操作与控制，从而完成各项工序，包括采掘、装卸、运输、支护与采空区的规范处理等；其二，工作面有人，但不对设备进行操作，仅负责巡检。

煤矿综采指的是利用综合机械进行采煤，依托机械完成采掘与装卸，并由井下输送机与液压支护进行运输和支护，即实现主要工序的机械化作业。根据实际范围，可将综采工作面分成狭义与广义两种。其中，广义回采工作面主要包含运输巷与回风巷，共涉及14余种设备；狭义回采工作面则包含刮板输送机、端头支架和液压支架。

根据上述分析结果，可将综采工作面无人化开采定义成：依托于智能化和自动化的方式，当工作面处于正常生产状态时，使原来处于危险点的工作人员转移至安全性较高的地点，并对采场实行无人控制与操作，以此确保工作面内不出现任何人员[1]。

2 主要影响因素分析

2.1 环境因素

在无人化开采中，环境是最为重要的影响因素。因为工作面顶板条件、底板条件、煤矿压力、开采高度、俯角仰角与瓦斯都会影响到工作面实际开采。

2.2 设备因素

无人化开采对机械设备提出了更高的要求，设备除了要有良好的稳定性与可靠性，还需具备一定自动化水平。以采煤机为例，其应实现以下功能：①在线检测；②故障诊断；③记忆割煤。另外，无人化开采还应配置可实时掌握设备实际运转情况的技术。

2.3 技术因素

就目前来看，井下的智能化与自动化技术水平依然很低，与预期的目标还存在很大的差距。基于此，利用类似于人类感官与大脑运作方式的具体方法，是开展无人化开采技术研究的捷径。对于常见的矿业智能化技术，包括煤岩识别、煤岩分界以及直线度控制等，现阶段仍处研究与发展阶段，这也是制约无人化开采实行与发展的主要因素。

2.4 人的因素

人的因素在某种程度上决定了无人化开采能否顺利实行。由于缺乏成功案例，所以很多人都认为无人化开采仅仅是一种设想，无论在技术上还是在成本上，离真正实现无人化都有很长的一段路要走，出于对各项技术要求的畏惧，也很难组织更多技术人员开展专项科研，因此造就了无人化开采长期止步不前的局面。

2.5 管理因素

在应用无人化开采之后，必定会使原本的生产结构与管理模式发生变化，采煤机司机与支架工都会出现本质上的角色转变，由现场操作人员变成巡检人员或远端控制人员，这无论是对工作人员自身，还是生产管理模式，都提出了严峻的考验。

3 实现思路与方法

（1）由简单的地质条件逐渐向复杂的地质条件过渡。综采工作面往往有着极为复杂的地质环境，这不仅是实现无人化开采难点所在，而且在某种条件下还会形成制约因素。因此，可以事先在地质条件相对简单的工作面开展无人化开采试点，总结经验，并对技术方案进行调整，加强对各类先进技术的引入力度。然后再向地质条件较为复杂的工作面平稳过渡，从而逐步实现预期的目标。

（2）由远程遥控至智能化无人开采。对以远程遥感为核心的工作面无人化开采而言，它将人类感官延伸到综采工作面，将原本处在危险环境下的人员转移到控制中心，继而在监控中心内实现对各类设备的操作控制，以此完成无人化开采。远程遥控对智能化技术与自动化技术的实际要求较低，在部分关键设备无法实现自适应的情况下，也能达到预期的目标，但从总体角度讲，以远程遥控为核心的无人化开采缺乏适应能力，一旦地质条件出现变化，或者是系统中有设备发生故障，就要有人员进场对设备进行干预调整[2]。

而对以智能化技术为核心的工作面无人化开采而言，它成功研发并应用了井下信息传输技术、煤岩自动识别技术、线形控制技术、安全感知响应技术、设备定位技术、远程监控技术，构建一套一体化工作面智能控制系统，该系统不仅能为无人化开采提供必要条件，还能在煤矿安全生产中发挥举足轻重的作用，保证各项设备都能连续、高效、稳定运行，实现对工作面的无人化开采与智能化管理[3]。伴随矿业技术不断发展，未来必然会涉及到更复杂的地质情况、机械设备与综采工作面，而通过对先进技术成果的应用，例如液压支架与采煤机方面的智能化技术，将为无需人工干预的综采工作面无人化开采营造良好的外部环境。

4 总结

（1）综采工作面无人化开采不仅是减少井下事故人员伤亡数量的有效举措，还是有效遏制工作面超产现象发生的主要技术措施。

（2）无人化开采除了要對工作面各项非技术条件进行分析，还应加强井下监控与通信技术发展，以此为无人化开采提供可靠的技术支撑。

（3）由简单的地质条件逐渐向复杂的地质条件过渡是无人化开采早期的常用实现方法，它在掌握无人化开采要求等方面意义重大。

（4）以远程遥感为核心的工作面无人化开采与以智能化技术为核心的工作面无人化开采是现阶段综煤矿综采工作面无人化开采两种主要模式，但从本质上讲智能化无人开采是远程遥感无人化开采的延伸，相信在矿业技术不断发展的推动下，智能化无人开采将成为综采工作面开采主流形式。

参考文献：

[1]张良，李首滨，黄曾华，王旭鸣.煤矿综采工作面无人化开采的内涵与实现[J].煤炭科学技术，2014（09）：2629，51.

[2]徐光宇.煤矿综采工作面无人化开采技术探析[J].中国高新技术企业，2015（36）：143144.

[3]索智文.煤矿综采工作面无人化开采技术研究[J].工矿自动化，2017（01）：2526.