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)智能化綠色轉型升級，推動中國煤礦智能化、高質量發(fā)展。

關鍵詞：煤炭行業(yè)；煤礦生產；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?？梢?，煤炭仍是保障中國能源供應安全和推動國民經濟發(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)轉型升級和高質量發(fā)展。近10年來，經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)轉型和高質量發(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減少了人員浪費并且提高了生產效率，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)展已經改變了許多傳統(tǒng)行業(yè)，加快了采礦行業(yè)生產方式向低強度生產方式的轉變。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的深入融合，實現(xiàn)了礦山地質保護以及煤礦開采、生產、經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)能有效提高煤礦經濟收益。提升煤礦生產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，提高煤礦生產質量和收益。智能化開采技術最為顯著的優(yōu)點就是降低了人工成本，在保證煤炭生產保質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，進而提高開采的質量和效率。3)保障工作人員的安全。安全生產永遠都是企業(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效率的重要手段。4)智能調高技術有待提高。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，充分保障生產安全和生產效率[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中，實現(xiàn)綠色開采，進而推動中國煤炭行業(yè)的高質量綠色發(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效率，也給企業(yè)帶來了可觀的經濟收益。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。

參考文獻：

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［3］張立新，魏強.煤礦智能化開采技術研究現(xiàn)狀及展望［J］.中國礦山工程，2021，50(3)：68-70.

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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.

［6］唐恩賢，張玉良，馬騁.煤礦智能化開采技術研究現(xiàn)狀及展望［J］.煤炭科學技術，2019，47(10)：111-115.

［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