探究煤礦智能化開采技術

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摘要：近年來，隨著中國智能煤礦建設的不斷加快，人們對煤礦智能化系統(tǒng)也進行了深入研究，并且已將智能化開采技術應用到煤礦生產(chǎn)中?；诖?，從煤礦智能化開采技術概述、煤礦智能化開采技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢展望方面進行了探討，希望讓各行業(yè)人員充分認識到智能科技和煤礦資源開發(fā)利用的協(xié)同重要性，盡快實現(xiàn)煤炭行業(yè)智能化綠色轉(zhuǎn)型升級，推動中國煤礦智能化、高質(zhì)量發(fā)展。

關鍵詞：煤炭行業(yè)；煤礦生產(chǎn)；智能化開采技術

盡管煤炭在中國能源消費結構中的比例持續(xù)下降，但煤炭在中國依然占據(jù)舉足輕重的地位，其消費量占能源消費總量的60%左右。可見，煤炭仍是保障中國能源供應安全和推動國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基石。然而，煤炭的過度開發(fā)利用必然會對環(huán)境造成破壞，這不利于中國的綠色發(fā)展。只有將現(xiàn)代信息技術與煤炭行業(yè)深度融合，才能實現(xiàn)煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展。近10年來，經(jīng)過中國科學技術人才的不斷努力，中國煤炭行業(yè)在智能化采礦技術的創(chuàng)新研發(fā)方面取得了多項關鍵突破，建成了采礦裝備現(xiàn)代智能、綠色、安全、清潔、高效的現(xiàn)代煤礦，為中國煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展奠定了堅實基礎。此外，隨著中國煤礦智能化建設進程的不斷加快，煤礦智能化程度的不斷提高，煤礦智能化建設已成為煤礦審批的基本條件、建設運營的基本要求、安全監(jiān)管的重要指標。雖然智能化開采技術為煤礦生產(chǎn)減少了人員浪費并且提高了生產(chǎn)效率，但是它也給礦山安全帶來了許多層面的新的安全風險和技術挑戰(zhàn)?；诖?，本文從煤礦智能化開采技術概述、現(xiàn)狀以及趨勢展望三方面，簡要探討了中國煤礦智能化開采技術的研究現(xiàn)狀，希望能為煤礦智能化建設發(fā)展提供一些借鑒。

1煤礦智能化開采技術概述

1.1智能化開采的重要性隨著時代的發(fā)展和進步，現(xiàn)代信息技術的迅速發(fā)展已經(jīng)改變了許多傳統(tǒng)行業(yè)，加快了采礦行業(yè)生產(chǎn)方式向低強度生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。同時，中國的煤礦開采技術也從最初的人采、炮采、普采，發(fā)展到如今的智能化開采[1]。智能化開采結合機械化、信息化技術，通過計算機網(wǎng)絡技術對煤礦設備進行操控和發(fā)送指令，實現(xiàn)開采任務的合理分配[2]。智能化開采技術與煤礦生產(chǎn)的深入融合，實現(xiàn)了礦山地質(zhì)保護以及煤礦開采、生產(chǎn)、經(jīng)營管理的全過程高效、智能化運行。圖1為中國現(xiàn)階段的智能化開采結構圖。發(fā)展智能化煤礦的根本目標是增強安全性、提高效率、提高資源回收率，從而實現(xiàn)煤礦高質(zhì)量發(fā)展。智能化開采的優(yōu)勢具體表現(xiàn)在以下三方面：1)能有效提高煤礦經(jīng)濟收益。提升煤礦生產(chǎn)效率的主要方式之一就是改變原有的采掘技術，采用新型的采掘技術以減少人員浪費，提高煤礦生產(chǎn)質(zhì)量和收益。智能化開采技術最為顯著的優(yōu)點就是降低了人工成本，在保證煤炭生產(chǎn)保質(zhì)保量完成的同時還能減少安全事故的發(fā)生，提高了人員工作環(huán)境的安全性，進而推動煤炭行業(yè)的安全發(fā)展。2)提高煤礦開采率。智能化開采技術應用新的開采技術代替原有傳統(tǒng)落后的挖掘工藝，提升煤礦采掘技術，進而提高開采的質(zhì)量和效率。3)保障工作人員的安全。安全生產(chǎn)永遠都是企業(yè)發(fā)展的重要基礎。煤礦開采過程可能因為一些外部影響而發(fā)生安全事故，這嚴重威脅到工作人員的生命安全。因此，煤礦生產(chǎn)必須盡可能采用智能化開采技術避免事故的發(fā)生，保障工作人員的生命安全。

1.2智能化開采存在的問題

智能化開采的目標就是要基本實現(xiàn)工作面無人化以及巷道集中控制管理[3]。雖然中國在煤礦智能化開采建設方面已經(jīng)獲得了初步發(fā)展，但是仍然存在核心技術問題需要解決，主要包括以下幾方面：1)通信平臺沒有實現(xiàn)統(tǒng)一。之前的通信平臺一般只能上傳一些數(shù)據(jù)量很大的信息，且沒有一定的標準，因此很難實現(xiàn)運營設備和監(jiān)控設施的24h無縫對接，各個系統(tǒng)平臺的信息也無法實時共享。2)設備還有待提升。煤礦智能化開采最重要的一個環(huán)節(jié)就是保障設備運行的安全性和穩(wěn)定性。通常情況下，煤礦地下環(huán)境惡劣，必然會影響到攝像系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)等煤礦設備運行的穩(wěn)定性和準確性。因此，解析設備部件的故障原因，提高煤礦設備的穩(wěn)定性，是智能化開采技術需要攻克的難題之一。3)工作面運輸機存在上竄下滑現(xiàn)象。因為地質(zhì)環(huán)境的改變，煤礦運輸過程中可能會出現(xiàn)運輸機沿工作面上竄或下滑的問題，這樣會造成刮板機和轉(zhuǎn)載機的搭接出現(xiàn)偏差，導致安全出口寬度不夠[4]。這對煤礦的生產(chǎn)運營極為不利。因此，利用煤礦智能化開采技術研究設備的位置信息是保證煤礦生產(chǎn)效率的重要手段。4)智能調(diào)高技術有待提高。在自動識別煤巖方面，煤礦智能化開采技術還有待提高。隨著智能調(diào)高技術的發(fā)展及應用，采煤機切割時能依靠煤層彎曲的狀態(tài)自動調(diào)整切割高度，實現(xiàn)自動化切割。

2煤礦智能化開采技術現(xiàn)狀

隨著時代的發(fā)展，煤礦開采技術在不斷更新。目前常用的煤礦智能化開采技術主要有精準定位系統(tǒng)技術、現(xiàn)場環(huán)境檢測技術、數(shù)據(jù)分析技術以及視頻監(jiān)控技術。只有充分發(fā)揮這些技術的優(yōu)勢，才能更好地為煤礦開采事業(yè)打下堅實的基礎，推動煤礦開采事業(yè)大步發(fā)展。

2.1精準定位系統(tǒng)技術

開采位置的確定是保障煤礦開采過程順利進行的一個重要環(huán)節(jié)。只有確定了開采位置，才能開展后續(xù)一系列開采工作。因此，在煤礦開采過程中要采用精準定位系統(tǒng)技術進行定位。地下開采環(huán)境一般較為復雜，且開采空間比較狹小，在一定程度上會影響井下與地面的聯(lián)系信號，對井下工作人員的安全造成了威脅。目前中國煤礦大多采用GPS定位系統(tǒng)，配合了GPS信息系統(tǒng)技術和遙感技術的應用，充分保障生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效率[5]。此外，井下通信技術的發(fā)展也為精準定位系統(tǒng)技術提供了強有力的支持。精準定位系統(tǒng)技術的不斷更新使開采定位工作更加科學和精準，也大大提高了煤礦的經(jīng)濟收益。

2.2現(xiàn)場環(huán)境檢測技術

煤礦開采有時會遇到環(huán)境潮濕等情況，這就需要對煤礦設備的參數(shù)進行調(diào)整，從而確保開采的順利進行。為了保障煤礦開采的安全性，必須對現(xiàn)場環(huán)境進行及時檢測。操作人員利用現(xiàn)場環(huán)境檢測技術，對現(xiàn)場環(huán)境進行分析，判斷開采過程中是否存在風險，一旦預判可能有危險的發(fā)生，及時上報控制管理中心，避免井下安全事故的發(fā)生，確保開采安全進行。

2.3數(shù)據(jù)分析技術

數(shù)據(jù)分析技術在煤礦智能化開采中有著舉足輕重的地位。目前煤礦智能化建設主要加強的就是數(shù)據(jù)分析技術，數(shù)據(jù)分析技術決策圖如圖2所示。數(shù)據(jù)分析技術主要通過傳感器對信息進行處理，然后將信息發(fā)送到計算控制中心，實現(xiàn)信息采集[6]。該技術能有效提高數(shù)據(jù)的精確性，規(guī)避安全風險，使煤礦開采效率得到大大提升[7]。因此，煤礦企業(yè)應重視數(shù)據(jù)化建設，加大資金投入，不斷更新發(fā)展數(shù)據(jù)庫。利用數(shù)據(jù)分析技術了解日常工作中可能出現(xiàn)的問題，制定具體的行動實施方案，并將方案錄入信息庫，一旦有相同問題發(fā)生，即刻從數(shù)據(jù)庫調(diào)取解決方案，減少人力的浪費，提高問題解決效率。趙勝利：煤礦智能化開采技術現(xiàn)狀及展望

2.4視頻監(jiān)控技術

中國很早就已經(jīng)使用視頻監(jiān)控技術對周圍環(huán)境進行監(jiān)督管控，對煤礦的管理和發(fā)展帶來顯著的好處。由于環(huán)境的復雜性和不可預知因素的存在，煤礦生產(chǎn)會存在相應的安全問題，因此在煤礦智能化開采中需要加強對視頻監(jiān)控技術的運用。煤礦視頻監(jiān)控流程如圖3所示。通過應用該項技術能及時了解井下開采技術的實時情況，監(jiān)控煤層結構，從而進行具體分析，為開采工作提供幫助。通過該技術的應用，監(jiān)控人員能實現(xiàn)對井下信息的采集，之后通過分析處理，制定合理的方案，大大提升了開采效率。最為重要的是，管理人員能通過該技術與井下工作人員交流，指導工作的科學開展；井下工作人員在遇到問題時，也可及時匯報現(xiàn)場狀況，提高了問題的解決效率，保證了工作的有效性。

3煤礦智能化開采技術趨勢展望

為了跟上新時代的步伐，中國煤炭行業(yè)的發(fā)展也有了新要求，提出到2025年智能化開采技術全面覆蓋煤礦。因此，在未來煤礦發(fā)展進程中，智能化開采技術的應用會不斷深入到煤礦生產(chǎn)中，實現(xiàn)綠色開采，進而推動中國煤炭行業(yè)的高質(zhì)量綠色發(fā)展。

3.1智能導航技術

智能導航系統(tǒng)是以三維GIS（GeographicInformationSystem，地理信息系統(tǒng)）技術為基礎，集三維可視化技術、地理信息系統(tǒng)和工作面檢測為一體的系統(tǒng)[8]。將智能導航技術應用到煤炭開采中，可以使開采更加精確且高效，還能自動探測工作面，降低工作人員工作強度，提高工作效率。

3.2優(yōu)化安全防控體系

安全防控一直是煤礦生產(chǎn)中最為重視的一個單元。煤礦必須加大安全防控力度，嚴格監(jiān)控井下現(xiàn)場環(huán)境狀況以及煤礦人員安全狀態(tài)，確保在第一時間發(fā)現(xiàn)問題并且解決問題。煤礦還需要定期培訓機械操作人員，保證工作人員操作規(guī)范，提高工作人員的綜合素質(zhì)及能力，使煤礦的安全防控系統(tǒng)更加完善。

4結束語

智能化開采技術的應用，給中國煤炭行業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的幫助，不僅提升了煤礦生產(chǎn)效率，也給企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟收益。簡要探討了中國煤礦智能化開采技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。希望煤炭行業(yè)人員能夠積極地將智能化開采技術與工作實際相結合，積極制定科學管理制度，推動中國煤炭行業(yè)的良好發(fā)展。

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［5］王際欣，張元峰.智能化開采技術在巴彥高勒煤礦的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢展望［J］.自動化應用，2020(2)：96-99.

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［7］曹哲哲.綜采工作面智能化開采技術研究［J］.陜西煤炭，2021，40(2)：48-51.

［8］何磊.安全高效智能化煤炭開采技術現(xiàn)狀與展望［J］.現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化，2020，10(8)：16-17.

作者:趙勝利 單位:山西蘭花集團東峰煤礦有限公司