矿下无人的未来——煤矿综采工作面无人化开采

1月29日，国家矿山安全监察局调查统计司司长公布了一组数字：2020年，中国煤矿发生事故123起，死亡228人。根据官方统计，2000—2005年这六年间，矿难死亡人数高达5700—6900人。

在大家的印象中，煤矿开采一直被认为是危险的作业，“矿难”也是一个带着血色的名词。很难相信，即便科技发达的今天，死亡仍然是时刻笼罩在每个矿工头上的阴影，挥之不去，避之不及。

所以，如何减少人员伤亡，减少在危险环境停留的时间，将事后救人变为事前预防成了业内的共识。煤矿综采工作面无人化开采技术就是为了满足这种需求而诞生的。

煤矿综采工作面无人化，是指综采工作面采用了具有完全自动化、智能化控制功能，高可靠性的液压支架、采煤机、刮板输送机等机电一体化成套装备，实现了工作面（两端头以内）完全无人操作的无危险开采。

下面我们看一下，煤矿综采工作面无人化开采应具备的一些主要技术特征。

1）液压支架智能耦合群组控制

简单地说，就是利用互联网的功能，监控每个支架的传感器和电液控制器，并将信息上传到地面的调度中心，通过数据分析得出支架的耦合状态信息，然后控制主阀，实现对液压支架的自动调整。

2）采煤机智能控制

它将无人采煤变成了现实。通过智能感知和视频监控系统传送的工作面图像，人工远程实时干预。采煤机可以自己定位，计划轨迹，碰见煤矸石自动躲避，基于产量要求和机器负荷调整速度等。只需要极少数的人定期巡视检查，人身得到了极大的保障。

3）工作面运输设备自动控制

运输设备配备了电气软启动、负载及运行状态监测、系统运行参数在线监测、机尾自动张紧、故障诊断及工作面控制系统的通信和自动控制功能，可以在节省人力的同时，有效保证煤矿产业结构升级，实现产量高、效率好的目标，满足国民经济的发展需求。

4）两大中心集中控制

两大中心是指工作面远程集控中心和地面调度中心。该项举措有效提高了工作效率，减少安全隐患。它让工作面各设备间的信息可以互通，全景实时跟踪工作面的作业，在发现危险的时候及时报警和预警，为工作面无人作业提供了可能。

不过，愿景是美好的，现实中煤矿综采工作面无人化开采仍存在着一些技术难题。

1）煤层赋存条件复杂

虽然不需要人工的参与，但煤层环境的恶劣仍是无法解决和回避的客观因素。煤层不稳定、顶板破碎、瓦斯、水害等，都会导致设备损害，生产停滞。

2）装备系统庞大

目前，综采工作面的设备生产厂家有很多，大家各有各的接口方式和协议，很难用一套通用的协议标准来控制所有设备。那么各机器在工作面采集的信息就只是一座座孤岛，无法为控制中心提供全部的采煤过程中岩层和装备系统的状态变化情况。

3）煤岩界面的识别

采煤必须要确定煤岩界面，但是国内外几十年研究实验，都没能在无人化上攻克这个难题。主要原因就是煤岩界面性状在线识别理论上虽然可行，但实践起来却受众多不确定因素的影响。

4）设备无法自修

工作面无人化需要机器实现自动化和智能化，但再先进的机器也没办法实现自我维修，当设备出现问题的时候，自动、智能、无人这些目标统统都得落空。

从2000年起，我国陆续有多处工作面开始应用综采智能控制系统，实现智能化开采，技术的发展越来越成熟。虽然在煤矿综采工作面无人化开采的道路上仍存在众多问题，但我们相信，随着技术的不断提高，综采工作面少人，甚至无人的目标一定可以实现。

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