近年来,随着国产采煤装备技术的快速提升,采煤方法也随之产生了变化。近10年来,一次采全高的工作面从5 m提升到7 m,目前最高的一次采全高工作面,已在神东上湾煤矿完成井下实际应用,采高达8.8 m,并已完成一个工作面的回采。装备能力的提升与采高的加大,对工作面智能化要求越来越高,国际上对煤矿智能化开采技术的研究始于20世纪90年代,德国、美国、澳大利亚等国先后提出了自己的技术方案,其思路均是依赖工业自动化的基础,结合远程可视化监控,实现对采煤机、支架等装备的控制。1990年德国推出综采电液控制自动化系统,其特点是装备程序化控制。2000年之后,随着计算机与网络技术进步,澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)开发了以设备定位技术为核心的LASC长壁自动化系统;美国久益公司(JOY)推出以实现地面远程监控为目标的虚拟采矿方案;德国艾柯夫公司着力于智能化煤机的研发,聚焦于提供具有防碰撞、智能控制、截割模板等高级功能的智能煤机装备及相关行业方案。我国对智能化开采技术及装备的研究起步较晚,2008年才研制出首套国产电液控制系统,实现了对国外进口产品的替代,奠定了综采自动化系统国产化的基础。近10年来,国家加大了投入力度,在“863项目”“973计划”及智能制造专项支持下,我国的智能化开采技术取得了突飞猛进的进展;实现了“液压支架电液控制系统、煤机记忆截割与可视化远程干预控制”相结合的智能化无人开采技术模式,攻克了液压支架自适应控制、工作面“三机”协调联动、自动化放煤等关键技术难题。随着煤层埋深和工作面采高加大,工作面煤壁易片帮、设备协同性差,影响工人的安全和生产的正常进行,成为大采高工作面开采的重大安全问题。研究了大采高工作面智能开采工艺、智能设备配套,建立大采高工作面多设备协同作业控制机制,集成应用基于控制支架姿态动作的片帮处理技术,形成大采高安全、高效、智能开采集成与示范工作面,为国内大采高智能化开采提供具有指导意义的研究示范成果和可借鉴经验。
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