安全高效智能化煤炭开采技术现状与展望

杨彦伟

摘 要：高效推进煤矿智能化开采是落实习近平总书记国家能源安全发展战略思想的重要举措，是煤炭企业建设智慧矿山的重要组成部分，是煤炭工业发展的必然趋势，也是提升安全生产标准化水平的必由之路，还是推动企业高质量发展的内在需要。文章以山东翟镇煤矿开展智能化煤矿开采为例，对当前煤矿企业安全高效智能化煤炭开采技术现状进行分析，并展望未来发展趋势。

关键词：智能矿山;能源转型;开采技术;应对挑战

中图分类号：TD82文献标识码：A文章编号：1674-1064（2021）09-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.009

当前，煤矿企业实施安全高效智能化煤炭开采是建设智慧矿山的重点工作。为加快推进智慧矿山建设，煤矿企业面临三大挑战。一是开采技术方面的挑战。煤炭企业相关专家技术人员要对智能应用的生产模式、开采技术、设备管理、管理程序进行深入了解，彻底解决集中控制问题。二是应对煤炭开采地质条件的挑战。当前，翟镇煤矿在采矿施工过程中，面临着矿井下工作面地质条件复杂、有多处断层构造、常常遭遇孤岛工作面等问题。三是智能应用对煤矿施工人员技术操作的挑战。智能工作面从管理人员到岗位，都需要现场作业人员从头学起，必须在短时期内熟练掌握智能化生产的相关工艺、操作流程、操作技术等。

1 智能化煤炭开采技术现状

煤矿智能化是煤炭生产力和生产方式革命的新方向，是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。随着翟镇煤矿开采深度的不断增加，井下生产条件的多变性和井下系统的复杂性都成为矿企必须要解决的棘手问题。特别是冲击地压威胁和安全管理压力与日俱增，严重制约了矿井安全高效发展。为克服煤矿井下地质条件差、开采技术要求高等困难，就需要强化智能化技术在煤炭开采领域的应用，通过运用智能化手段，为煤矿企业实现安全、高效、绿色、智能发展奠定基础。

在对智能新设备使用和检修以及对新工艺学习上，翟镇煤矿的员工有一定的畏难情绪，认为干放顶煤是老本行，对于这种运用智能手段实现一次采全高心里没底，甚至还会有抵触情绪。在智能工作推进过程中，视频环网和工业控制环网同管铺设时，出现了数据传输出现不流畅、卡顿现象，数据传输因出现卡顿，对井下开采影响非常大，导致推进智能化开采技术，遭遇到人为因素干扰[1]。

推进开采技术智能化，煤矿企业还面临智能设备管理不到位等薄弱环节，个别员工安全红线意识不强、安全基础工作薄弱，特别是现场管理不到位、重大灾害治理不到位、安全风险意识淡薄、违法违规转包承包，以及煤价高位运行、煤矿超能力、超强度开采愿望强烈、基层安全监管弱化等问题，需要煤矿企业加大力度采取相关安全管理措施，全面开展煤矿安全大排查，深化煤矿安全生产专项整治“三年行动”，大力实施煤矿智能化开采，淘汰退出不具备安全条件的各类煤矿;开展“三敬畏、反三违”和警示教育活动，强化安全责任的落实，严厉打击违法违规行为，通过事故教训推动煤矿安全生产工作。

当前，在实施安全高效智能化煤炭开采技术过程中，尽管煤炭生产采用了一些新装备新工艺，但与其他行业相比，矿井对智能化新技术运用相应较少，仍存在矿工劳动强度大、安全无保障等问题。经济、安全、环保等效益最大化是智能化矿山建设的初衷，要求煤矿企业进行智能化指令植入，实现开采装备智能化，并本着少投入、多收益的原则，与智能化煤矿装备制造厂家沟通协调，通过改进设备实现智能化作业。

2 实施安全高效智能化开采技术的方式方法

当前，煤矿企业在煤炭开采过程中，采掘比例失调，其难点是掘进巷道过程中要完成顶板支护，导致掘进速度慢，造成采掘衔接紧张。这就需要煤炭企业着力攻克用机器人支护取代人工支护等智能掘进难题，努力使回采、掘进都实现智能化。近年来，采矿业环境制约趋紧，要素成本上升，亟待利用新一代信息通信技术加快数字化转型进程，实现少人、无人生产[2]。

与传统开采模式相比，智能化开采将员工从危险性较高的采煤工作面，转移到安全环境较好的顺槽监控中心和地面远控中心，单班作业人数减少一半，采煤效率得到了极大提高，很好地促进了安全高效生产。为把井下开采工作面管理好、运维好，翟镇煤矿以智能化技术为保障，提升矿井高效生产水平，降低职工劳动强度，实现职工体面劳动。翟镇智慧矿山总体建设目标将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等与现代煤炭开发利用深度融合，实现矿山“人、机、环”数据智能化精准采集、网络化传输、规范化集成;建立统一的集成管控平台，实现生产全过程一体化智能控制、经营全流程一体化协同管理。

在智能化应用过程中，翟镇煤矿建设了基于大数据中心的安全生产信息云服务系统，实现煤炭无人（少人）开采与灾害防控一体化的智能化采矿，实现了原煤运输、供电、排水、通风、压风等环节远程智能控制、无人值守，最终形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统。

近年来，翟镇煤矿全力推进智慧矿山建设，以井下智能工作面为试点，打造“智能感知、记忆割煤、少人巡视、减人提效”智能工作面的开采模式，开创了煤炭企业复杂条件下智能工作面开采的先河。翟镇煤矿在智能矿山应用领域，煤矿结合矿井生产地质条件和发展需要，按照“系统最优化、巷道最简化、采煤自动化、掘锚一体化、运输连续化、值守无人化、矿井智能化”的“七化”标准和建成“规模最佳、系统最优、装备精良、管理最好、效益最高”的安全、环保、高效型矿区的目标，以“一优二补三减四化”为抓手，着力推进矿井智能化建设，制定了《公司智能化矿井建设规划方案》，使整个煤矿实现或达到智能化开采水平。

3 安全高效智能化煤炭开采技术展望

当前，煤炭企业智能化开采已经成为国家决策导向、行业发展方向，翟镇煤矿第一时间成立了智慧矿山领导小组，组建了智能工作面开采工作队伍。组织人员到国内智能化开采先进单位调研观摩、学习培训，制定了翟镇煤矿智慧矿山建设中长期规划和智能工作面开采工作方案，并加强与设备制造厂家的沟通联系，积极参与设备选型等前期工作。通过研究和测试，翟镇煤矿将实现电液控制数据传输和视频信息传输可以分开铺设。确保井下两道的支护设备稳定性很高，开采作业人员通过用遥控器就能操作，始终重视和追求煤炭开采技术的变革及发展，从人工打眼放炮到半机械化，从综合机械化再到智能化开采，采煤工艺的每一次变迁都成为煤矿发展的“新动能”。

实施智能矿山过程中，翟镇煤矿针对井下工作面条件复杂的实际，开展智能矿山应坚持以问题导向，认真落实公司“方案可行、能够应对复杂条件、保证安全和减轻劳动强度减少人员投入”四项要求，并借鉴国内外先进成熟的经验，采用“采煤机记忆截割+支架自动作业+人工远程视频监控干预”智能化开采工艺，通过地面综合监控中心对进行综采设备智能监测与集中控制，使开采工艺努力适应复杂地质条件下的开采要求[3]。

人才是实现智能化开采的“金钥匙”，智能化开采队伍组建离不开人才培养，为深入推进智能矿山建设，翟镇煤矿应选派有机电专业的大学生和采煤队的技術骨干，深入大专院校进行理论知识培训，深入智能煤矿进行现场实操培训，为智能工作面建设储备专业技术人才。

井下智能工作面试采成功，能够实现工作面设备一键启停、液压支架自动跟机、采煤机记忆截割、智能终端和手机App视频监控等功能。智能开采煤炭时，相关技术人员只需要通过手机软件轻轻一点，就可以随时随地查看采煤机位置、支架压力、工作面实时视频等数据。井下智能工作面实现了采煤机记忆割煤为主，就地干预为辅;液压支架跟随采煤机自动跟机为主，人工干预为辅;综采运输设备一键启停控制为主，顺槽监控中心干预为辅，最终达到设备协调、连续、安全、高效运行的目的。

4 结语

翟镇煤矿将以井下智能工作面的建成投产为新的起点，引领煤炭行业技术发展，不断提升安全保障水平，按照智能化矿井建设规划方案，加快智能工作面和智慧矿山建设，促进企业安全、绿色、高效、智能发展，为推进地方经济建设贡献力量。

参考文献

[1] 万海涛，方勇，肖广哲.智能化煤炭开采技术应用及发展方向[[J].世界有色金属，2009（8）：26-28.

[2] 吴金荣，吴贤振.智能化煤炭开采技术优化与研究[[J].矿业快报，2005，5（5）：32-33.

[3] 蔡嗣经.安全高考智能化煤炭开采技术与应用[J].江西有色金属.1987（2）：1-6.