李剑峰

摘要：智能放煤技术是综合放顶煤开采工作面实现少人、无人智能化的关键所在，只有智能放煤技术取得突破性成果，并运用在现场生产中，才能减少或取消放煤工，才能真正实现少人、无人智能化工作面。

关键词：智能放煤;应用;无人智能化

1目的和意义

（1）煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，矿山领域实施“机械化换人、自动化减人”，推广应用工业机器人、智能装备等，减少危险岗位人员数量和人员操作是国家发展战略，智能放煤技术的研究与应用是煤矿智能化的必由之路。

（2）公司所从事的智能放煤研究与应用填补了行业内智能放煤技术空白，研究此科研项目对智能综放工作面建设及综放工作面少人、无人目标实现具有里程碑式的意义，该技术的研究与应用，为智能放煤开启新思路、创造新突破。

2国内外研究水平的综述

目前国内外对于智能放煤技术的研究重点局限于煤岩识别技术，但由于工作面生产环境恶略，包括视频识别、红外识别、声音识别等煤岩识别技术均不成熟，无实际应用案例。矿山综合放顶煤工作面放煤操作基本采用人工放煤，或采用放煤键盘及遥控器进行现场放煤操作，存在人员数量多、劳动强度大、工作环境差等问题，无法从根本上解决工作面作业人员数量及安全问题，利用自动化放煤技术基本处于空白。

3理论和实践依据

3.1原理

针对性分析总结工作面放煤工艺及放煤工操作习性，有效利用支架电液控技术，配合煤机精准定位及地质条件大数据分析，研发智能放煤程序软件，将放煤工艺流程通过电液控制技术执行，从而减少放煤工数量，降低劳动强度，实现工作面减人目标。

3.2实践依据

三机配套技术、支架电液控制技术、煤机精准定位技术在国内应用较为成熟，在此基础上研发智能放煤程序软件，进行电液控制智能放煤。

3.3研究的关键和难点;

智能放煤的程序软件开发是行业首例，是研究的关键所在，程序开发不但要针对公司煤层特质，结合实际放煤工序进行开发，同时要兼顾智能放煤安全性，限定尾梁和插板动作红线参数，并集成煤机定位、人员定位、后刮板机运行参数、地质条件大数据分析等信息，控制平台集成分析、决策、控制是难点所在。

3.4研究的主要创新点

（1）智能放煤的研究在行业内无突破性成果，技术应用更是為空白，公司对智能放煤研究与应用突破传统思路，将人工放煤工序搬上控制平台，实现智能放煤。

（2）公司智能放煤研究具备现场应用条件，实用性与可实施性较好。

（3）控制平台集成了包括设备状态监控、环境监测、地质监测、人员监测等多项功能数据，充分进行有效融合并进行分析处理，实现智能放煤目标。

4工程概况

公司研究与应用的智能放煤技术，是依据现场实际放煤工艺程序，依托支架电液控技术，结合采煤机精准定位、地质数据，在marco的vistwo工控平台上，通过逻辑程序设计、编制及不断调校，利用先进的自动化控制技术，控制支架动作放煤，并通过支架尾梁行程传感器和尾梁插板行程传感器监测动作参数，实现工作面智能跟机放煤、一键智能放煤，从而减轻作业人员劳动强度，减少放煤工，实现工作面减人目标。

5现状调查

（1）受地质条件、现场环境等因素影响，目前包括煤矸识别在内的各项技术研发均未取得突破性进展，智能放煤工艺成为行业技术难题;

（2）放煤作业采用人工手动放煤，现场放煤工数量多、劳动强度大，存在较大安全风险及职业危害风险;

（3）放煤工手动操作支架放煤时，存在操作失误导致插板插入后刮板机造成事故风险，存在放煤过量导致后刮板机超负荷运行风险等。

6目标设定

通过智能放煤研究与应用，实现包括工作面智能跟机放煤、一键智能放煤、人工干预放煤等多轮顺序放煤工艺，达成减少放煤工、取消放煤工的目标，同时杜绝放煤操作不当引发的过载、断链等故障及事故，最终实现本质安全智能工作面。

7原因分析

目前行业内对智能放煤研发的主流技术为煤岩识别技术，包括视频识别、红外识别、撞击尾梁声音识别等多种途径，但由于工作面生产存在的粉尘、噪声等干扰因素，以上识别技术均为取得突破性成果，现场应用效果差。同时，由于矿山地质条件不同，煤矸夹层分布不均，也使得煤岩识别技术无法现场应用。

8要因确认

研究人员根据原因分析，转化思路另辟蹊径，通过对现场放煤工艺总结，利用大数据对地质情况进行分析，并结合煤机精准定位，设计一套智能放煤方案。该方案需要在支架尾梁油缸及尾梁插板油缸内预先安装行程传感器，用以实时监测、控制支架尾梁的位置及插板的状态。通过内置于支架控制器的程序，结合智能放煤开发程序及预先设定的相关参数，加上全工作面控制器总线联动控制，实现全工作面自动化成组放煤。

9初步实施方案

9.1提出智能放煤方案

通过对公司已采的多个工作面放煤工艺总结和分析，充分争取成熟放煤工放煤经验，提出智能放煤构想及初步方案。公司工作面放煤正常情况下是多轮顺序放煤，因此制定了智能跟机放煤、一键智能放煤、人工干预放煤三轮成组放煤方案。

9.2硬件设施完善

智能放煤方案需控制平台控制支架尾梁和插板完成放煤动作，所以支架尾梁和插板油缸内需要提前预埋两组行程传感器用于行程监测。同时智能跟机放煤需要依托煤机精准定位，同时为保障支架智能动作中的人员安全，需要完善人员精准定位。

9.3智能放煤程序软件开发

依照智能放煤方案，结合现场设备特性及地质条件特性进行软件开发，软件开发要兼顾动作控制、行程监测、安全高效生产等要求，不但需要依照现场三机配套尺寸确定尾梁和插板行程红线参数，防止动作越过红线造成事故，同时还需要监测后部刮板机运行参数，保障刮板机正常运行防止刮板机过负荷运行。

9.4现场试验及参数修订

智能程序软件开发完毕后，导入marco的vistwo工控平台上进行应用测试，通过多次试验进一步精确红线参数，同时依照试验数据不断修正单轮放煤循环次数及时间，确定跟机放煤动作支架与煤机定位间距，确定成组放煤动作支架数量。

9.5信息整合不断优化

智能放煤控制软件实验成熟后，将软件导入系统，并将支架、煤机、刮板机、泵站、人员定位、顶板压力监测、地质综合分析等一系列数据进行关联集成，形成智能放煤系统，通过实践应用不断优化。

10预期目标

10.1预期目标

通过不断试验、调校，形成一套完善的智能放煤工艺，智能放煤程序内设定参数，包括支架动作行程、放煤循环次数、成组放煤支架数量、放煤时间等参数，可依照不同工作面实际生产情况进行修改，实现智能放煤在综放工作面普遍应用。智能放煤配合三机智能联动，工作面生产人员由12人减少至5人;同时，杜绝工作面后部刮板机过负荷报警及故障情况，故障停机时间减少50%以上，实现安全、高效、智能工作面。

10.2预期成果

形成一套适用于综合放煤回采工艺的智能放煤工艺技术，为行业内智能放煤研究与应用开辟新道路，应用于综合放顶煤工作面日常生产中。

11总结

智能放煤的研究与应用是建成综合放顶煤智能工作面的重点所在，是建设智慧矿山的关键所在。

下一步，我们一是将继续依照从实际发现问题、研究探索解决问题、解决方案回归实际，不断循环持续提升;二是不断的试验总结，继续优化系统，联合相关企业，持续关注煤岩识别技术研发进度，争取探索突破;三是充分有效利用现有技术，加强系统维护，保障技术成果收益。

参考文献

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[2]王国法，赵国瑞，任怀伟.智慧煤矿与智能化开采关键核心技术分析[J].煤炭学报，2019，0（1）：34-41.