煤礦綜采自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用報(bào)告引言煤炭作為我國(guó)主體能源，其開(kāi)采效率與安全水平直接關(guān)乎能源供應(yīng)穩(wěn)定性。綜合機(jī)械化采煤（綜采）工藝是煤礦高效生產(chǎn)的核心，但傳統(tǒng)綜采依賴(lài)人工干預(yù)，面臨安全風(fēng)險(xiǎn)高、效率受限等問(wèn)題。近年來(lái)，自動(dòng)化技術(shù)深度賦能綜采系統(tǒng)，推動(dòng)“少人則安、無(wú)人則安”的智能化開(kāi)采變革，成為煤礦轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵抓手。本文結(jié)合行業(yè)實(shí)踐，系統(tǒng)分析綜采自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀、核心技術(shù)路徑、實(shí)踐成效及優(yōu)化方向，為煤礦智能化發(fā)展提供參考。一、綜采自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀當(dāng)前，煤礦綜采自動(dòng)化已從單一設(shè)備自動(dòng)化向系統(tǒng)級(jí)智能協(xié)同演進(jìn)，形成以“采、支、運(yùn)”裝備智能聯(lián)動(dòng)為核心，融合感知、決策、執(zhí)行的閉環(huán)體系。主流應(yīng)用場(chǎng)景包括：（一）智能采煤機(jī)精準(zhǔn)截割通過(guò)慣性導(dǎo)航、激光測(cè)距等傳感器，實(shí)時(shí)感知煤層賦存狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)整截割路徑，實(shí)現(xiàn)“記憶割煤+自適應(yīng)調(diào)整”，減少人工干預(yù)下的截齒損耗與頂板擾動(dòng)。例如，某礦應(yīng)用的智能采煤機(jī)在8°傾角煤層中截割精度達(dá)±100mm，大幅降低人工調(diào)刀頻次。（二）液壓支架電液控制基于壓力、位移傳感器，支架群可按采煤機(jī)位置自動(dòng)跟機(jī)移架，同步完成護(hù)幫、推溜等動(dòng)作，移架時(shí)間縮短至傳統(tǒng)手動(dòng)的1/3，支護(hù)效率顯著提升。在大傾角工作面（15°以上），支架通過(guò)傾角傳感器自動(dòng)調(diào)整支護(hù)姿態(tài)，有效防止倒架、咬架。（三）刮板輸送機(jī)智能調(diào)速搭載負(fù)載傳感器與變頻驅(qū)動(dòng)，根據(jù)煤流量自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行速度，避免空轉(zhuǎn)能耗與過(guò)載停機(jī)，噸煤運(yùn)輸能耗降低約15%。同時(shí)，刮板機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)形成“煤流聯(lián)動(dòng)”，在復(fù)雜地質(zhì)段（如斷層帶）實(shí)現(xiàn)“減載運(yùn)行-強(qiáng)力輸送”的智能切換。（四）多系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控通過(guò)工業(yè)環(huán)網(wǎng)集成采煤機(jī)、支架、輸送機(jī)等數(shù)據(jù)，在地面集控中心實(shí)現(xiàn)“一鍵啟?！薄斑h(yuǎn)程干預(yù)”。部分礦區(qū)已實(shí)現(xiàn)夜班無(wú)人跟機(jī)作業(yè)，工作面單班作業(yè)人員從12人減至5人，安全冗余與生產(chǎn)效率同步提升。二、核心技術(shù)路徑解析綜采自動(dòng)化的核心在于裝備智能化感知與控制、系統(tǒng)級(jí)協(xié)同與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的深度融合，具體技術(shù)路徑如下：（一）裝備智能化感知與控制1.采煤機(jī)智能導(dǎo)航：采用“慣導(dǎo)+視覺(jué)識(shí)別”融合定位，結(jié)合煤層厚度探測(cè)雷達(dá)，實(shí)時(shí)構(gòu)建三維地質(zhì)模型，動(dòng)態(tài)優(yōu)化截割曲線。例如，晉北某礦應(yīng)用的智能采煤機(jī)在復(fù)雜構(gòu)造帶中，通過(guò)多傳感器融合實(shí)現(xiàn)截割路徑自主修正，截齒損耗降低40%。2.液壓支架自適應(yīng)控制：基于鄰架通信與壓力反饋，支架群形成“超前支護(hù)-同步移架-滯后支護(hù)”的時(shí)序聯(lián)動(dòng)。在大采高工作面（采高≥5m），支架通過(guò)姿態(tài)傳感器自動(dòng)調(diào)整護(hù)幫板角度，避免片幫事故。3.輸送系統(tǒng)智能調(diào)控：通過(guò)核子秤、雷達(dá)物位計(jì)監(jiān)測(cè)煤流量，自動(dòng)分配運(yùn)輸負(fù)荷。在煤質(zhì)波動(dòng)大的工作面，系統(tǒng)可根據(jù)灰分、水分?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)整輸送速度，保障洗選環(huán)節(jié)的入料穩(wěn)定性。（二）系統(tǒng)級(jí)協(xié)同與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)1.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)集成：以煤礦私有云為核心，整合PLC控制、視頻監(jiān)控、安全監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)數(shù)據(jù)，構(gòu)建“設(shè)備狀態(tài)-生產(chǎn)參數(shù)-安全指標(biāo)”的三維可視化看板。例如，陜煤某礦通過(guò)平臺(tái)實(shí)時(shí)優(yōu)化割煤速度與支架移架節(jié)奏，日產(chǎn)煤量提升20%。2.數(shù)字孿生與預(yù)控決策：基于真實(shí)工況的數(shù)字孿生模型，模擬不同地質(zhì)條件下的開(kāi)采方案，提前預(yù)判設(shè)備故障（如軸承溫度異常、液壓泄漏）。某礦應(yīng)用數(shù)字孿生后，非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間縮短40%，設(shè)備維護(hù)成本降低30%。三、實(shí)踐成效與典型案例以晉北某千萬(wàn)噸級(jí)煤礦為例，其應(yīng)用綜采自動(dòng)化技術(shù)后成效顯著：（一）生產(chǎn)效率提升工作面單班作業(yè)人員從12人減至5人，日產(chǎn)煤量提升20%，萬(wàn)噸掘進(jìn)率降低15%；設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行減少人工誤操作，截齒、液壓元件等耗材損耗降低30%。（二）安全水平改善頂板事故率下降75%，機(jī)電故障停機(jī)時(shí)長(zhǎng)減少60%；地面集控中心遠(yuǎn)程監(jiān)控替代井下人工巡檢，大幅降低瓦斯、頂板等安全風(fēng)險(xiǎn)。（三）經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)化噸煤成本降低8%，年節(jié)約人工成本超千萬(wàn)元；設(shè)備壽命延長(zhǎng)2年，綜合運(yùn)維成本降低25%。該礦的實(shí)踐表明，自動(dòng)化技術(shù)通過(guò)“人機(jī)分離”“智能聯(lián)動(dòng)”，既解決了深部開(kāi)采的安全難題，又突破了傳統(tǒng)綜采的效率瓶頸。四、現(xiàn)存問(wèn)題與優(yōu)化建議（一）現(xiàn)存挑戰(zhàn)1.地質(zhì)適應(yīng)性不足：復(fù)雜構(gòu)造（如褶曲、火成巖侵入）下，傳感器易受電磁干擾或煤塵覆蓋，智能決策模型精度下降，導(dǎo)致設(shè)備“誤動(dòng)作”或“不動(dòng)作”。2.系統(tǒng)兼容性欠缺：不同廠家的裝備通信協(xié)議不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)交互存在“信息孤島”，制約全流程自動(dòng)化協(xié)同（如采煤機(jī)與支架的動(dòng)作時(shí)序匹配誤差達(dá)±2s）。3.專(zhuān)業(yè)人才短缺：既懂煤礦工藝又精通自動(dòng)化、信息化的復(fù)合型人才匱乏，技術(shù)落地與運(yùn)維難度大（某集團(tuán)調(diào)研顯示，80%的礦區(qū)存在自動(dòng)化運(yùn)維人才缺口）。（二）優(yōu)化方向1.技術(shù)研發(fā)升級(jí)：加強(qiáng)“地質(zhì)-裝備-控制”多學(xué)科交叉研究，開(kāi)發(fā)抗干擾的新型傳感器（如光纖光柵壓力傳感器），優(yōu)化智能算法的魯棒性（如引入強(qiáng)化學(xué)習(xí)提升復(fù)雜地質(zhì)下的決策精度）。2.標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)：推動(dòng)行業(yè)制定綜采自動(dòng)化設(shè)備通信、數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“裝備即插即用、系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接”。建議以“煤礦機(jī)器人”標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，延伸覆蓋綜采全流程裝備。3.人才培養(yǎng)機(jī)制：校企聯(lián)合開(kāi)設(shè)“智能采礦”專(zhuān)業(yè)方向，開(kāi)展“理論+實(shí)操”的定向培訓(xùn)；礦區(qū)通過(guò)“大師工作室”“技術(shù)比武”等形式，提升現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的數(shù)字化素養(yǎng)。五、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)（一）從“少人化”到“無(wú)人化”隨著5G+邊緣計(jì)算的普及，井下裝備將實(shí)現(xiàn)“自主感知-自主決策-自主執(zhí)行”，工作面逐步向“地面遠(yuǎn)程操控、井下無(wú)人值守”演進(jìn)。預(yù)計(jì)2030年，80%的千萬(wàn)噸級(jí)煤礦將實(shí)現(xiàn)綜采工作面“無(wú)人化”運(yùn)行。（二）從“單一自動(dòng)化”到“全域智能化”綜采系統(tǒng)將與掘進(jìn)、運(yùn)輸、洗選等環(huán)節(jié)深度聯(lián)動(dòng)，構(gòu)建“煤礦全流程智能工廠”。例如，通過(guò)數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)“地質(zhì)建模-開(kāi)采規(guī)劃-洗選優(yōu)化”的閉環(huán)決策，噸煤能耗降低10%以上。（三）綠色化協(xié)同發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)與低碳開(kāi)采結(jié)合，通過(guò)智能通風(fēng)、乏風(fēng)利用、碳捕集等系統(tǒng)，降低煤礦碳排放。例如，某礦應(yīng)用智能通風(fēng)系統(tǒng)后，噸煤通風(fēng)能耗降低20%，CO?排放量減少15%。結(jié)語(yǔ)煤礦綜采自