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煤矿智能无人采煤工作面开采关键技术

摘要：近年来，我国的煤矿行业有了很大进展，在煤矿中，智能化技术的应

用越来越广泛。采用智能无人采煤技术能够减少煤矿灾害的发生，在保障安全的

前提下进一步提升煤炭开采效率。本文就煤矿智能无人采煤工作面开采的关键技

术进行研究，希望对煤矿智能无人采煤工作带来积极思考。

关键词：煤矿；智能化；无人采煤；关键技术

引言

工作面灾害事故常常发生，施工环境复杂多变，容易对人身安全构成威胁，

“机械替人”这一概念愈发凸显，不仅可以减少人工成本、提高工作效率，还可

以减少伤亡事故，从而保证施工的安全。因此，衍生出更多对煤矿智能无人采煤

工作面开采关键技术的研究，并将关键智能化技术广泛铺展开来，促进煤炭产业

结构的优化升级，满足更丰富和更深层次的煤炭开采需求。

1无人工作面采煤系统组成

无人作业系统是一种具有高度智能化的集成系统，它包括了集中式工作面控

制系统、设备姿态监测系统、视频监控系统、通讯网络平台等多个核心技术。该

智能化集成控制装置是煤矿安全生产中的关键技术，同时也是矿井作业中与作业

工人之间的联系。该系统主要由十大子系统组成：综采工作面数据监控及三维显

示子系统、刮板、转载、破碎、皮带运输连锁控制系统。其中供电设备及数据监

控子系统、综采工作面视频监控子系统、自身具有远程测控和姿态检测的智能化

效果。另外，工况检测子系统、供电设备及数据监控子系统、泵站控制与数据监

测子系统、刮板机俯仰倾角及曲线变化检测传感器子系统这些系统是通过建立工

作面实时工业以太网与无线覆盖网络，将各个相关设备联系在一起，完成对整个

工作面的智能化操作管理。

2采煤工作面常见灾害种类分析

2.1顶板灾害

顶板灾害在煤炭生产中是一种比较常见的危险事故，占煤炭所有灾害的比重

也很大。近些年，随着国家对煤矿顶板灾害研究的重视，顶板支护理论不断发展

成熟，矿山压力、岩石裂缝脱落等得到有效治理，使得大规模冒顶事故得到有效

避免，然而局部小规模的冒顶事故仍然是煤矿开采工作面安全治理的难点。一些

局部冒顶事故常发生在靠近煤壁附近、采煤工作面两端、井下放线附近及地质断

裂带附近。局部冒顶事故可以是漏冒型顶板、压垮型冒顶和推垮型冒顶中的任何

一种或多种，多样化的事故类型造成局部冒顶研究更加复杂，甲酯局部冒顶事故

多为偶然性零星小型事故，容易造成煤矿安全管理方面的疏忽。实际上，多数的

局部冒顶事故发生前都会表现出一定的征兆，只有采取正确的监测、预防手段，

掌握冒顶事故的发展规律，才能从根本上预防和减少冒顶事故的发生。

2.2空顶距不合理

在实际生产中，工作面煤壁与液压支架之间存在一个无支护区域，这个区域

称为空顶距。在空顶距过大时，则顶板在悬空时承受较大的矿压，很容易发生冒

顶。空顶距与多个因素有关，这使得在回采过程中很难保证合适的空顶距。实际

上，若把空顶距调到最小，则会导致采煤机割到液压支架。一般地，采空区的顶

板随采随冒。然而，在一些情况下，煤层顶板比较厚且坚硬，工作面回采完成后

不易垮落。当顶板长时间悬而不垮时，很容易引发顶板冲击地压事故。为此，需

要做好采空区顶板管理工作。对于坚硬且不易垮落的顶板，应采取措施强制放顶，

常见的措施主要有深孔爆破、注水、水力压裂等。煤矿企业需要根据具体的情况

采取合适的措施。

2.3矿井火灾

矿井火灾发生的原因如下:煤矿温度过高，自燃引起火灾;用电设备使用不当

导致温度过高、短路等，进而引起火灾;瓦斯爆炸引起矿井火灾;作业人员的行为

规范不达标引起矿井灾害。发生矿井火灾既有潜在因素，又有显性因素，可以通

过准确的监测和预防减少灾祸发生。

3煤矿智能无人开采关键技术

3.1综合机械化采煤技术

所谓综合机械化采煤技术就是施工过程中和生产环节相关的操作，都要依靠

机械设备进行推进，并根据机械完成采煤或割煤等工作步骤。首要环节就是割煤。

当割煤机成功破煤后，施工人员按照装煤流程进行割煤才能完成此项工作。在此

期间，破煤技术的应用可以采用滚筒式破煤机或刨煤机等设备进行专业性操作。

另一个环节就是煤矿运输环节。工作人员需要将开采后的煤矿进行专业运输操作，

在此期间，运输的重点在于将已经开采的煤矿全部运出，并且尽可能降低开采数

量和运煤数量中的误差。综合机械化采煤技术应用的主要目的在于整个生产流程

的机械化推进。因此，在机械设备应用期间，工作人员要严格按照规范流程进行

专业操作。此种方法不仅能有效保障工作人员的施工安全，同时还能有效提升工

作效率，是