煤矿智能化开采技术研究现状及展望

2021-11-23田武奇吕光辉

商品与质量 2021年28期

田武奇吕光辉

1.郑州煤炭工业（集团）郑新煤业有限公司河南新密 452300

2.郑州煤炭工业（集团）腾升煤矿有限责任公司河南登封 452482

1 智能化开采发展现状及面临的问题分析

智能化开采发展现状分析。所谓的“智能化开采”，就是自动化开采的高级阶段，通过机械的自我学习而实现开采的自动化和智能化。智能化开采减少了煤矿开采过程中人的参与，煤炭资源开采的效率更高且更安全，体现了科学技术对于生产力提升的作用。经过多年的发展，中国的煤矿开采由最初的手工作业（炮采）、半机械化（普采以及现在的完全机械化（综采），正在向自动化开采转化。目前，只有薄煤层实现了自动化开采,而对于厚煤层，还未实现开采的自动化。现在越来越多的煤矿应用了传感器,中国煤矿已经具备了实现自动化开采的能力。需要区分的是自动化开采和智能化开采这两个概念，自动化开采强调机电设备按照预定的轨迹运行，而智能化开采要求设备按照实际情况选择最优的轨迹运行，显然智能化开采更高级。从自动化开采过渡到智能化开采至少需要10-20a，因此,中国的智能化开采还处于初级阶段，很多技术还处于摸索中[1]。

2 煤矿智能化开采技术

2.1 大数据分析决策技术

目前我国煤矿企业在使用智能化开采技术进行煤炭开采时，使用的控制系统中，各单机系统数据具有精准度不高，分散程度高，相互融合应用率低的特点，所以在进行数据采集时，并未采集实用性较高的数据，而且在数据采集过程中也无法判断数据的科学合理性，所以最终获取的数据具有误差性大的特点。在此情况下，利用单机系统数据进行操控，无法进行有效的精准操控工作。而且目前我国各地区煤矿工作面煤层厚薄不一，大数据分析决策技术尚未完善，所以其在煤矿采集工作中的应用价值相对较低，仅仅适用于煤层赋存变化相对较小或地质相对简单的矿井当中[2]。

2.2 工作面复杂环境条件下与智能化采煤的耦合应用技术

煤矿采集的工作面环境非常复杂，而且具有多变的特点，很多进入矿井下的工作人员都是冒着生命危险将煤矿采集上来的。在使用智能化开采技术进行煤矿开采工作时，工作人员必须将复杂的工作面环境与智能化采煤技术进行深度耦合，从而提高人机安全协调运行的特点。不管对于何种类型的矿井，在日常工作中都有可能出现非常严重的灾害问题，在实施智能化开采的过程当中，无论遇到任何一种类型的灾害，都必须依照高瓦斯矿井的处理方法，对煤矿灾害的监测信息进行快速收集和分析，从而提高煤炭开采的智能性，以及将智能开采与工作面复杂环境条件相互耦合的目的，最终提高煤炭开采的安全性和高效性。

2.3 地下开采装备需要具有精确的定位和导航功能

在煤炭智能化开采技术中，其核心的技术为定位技术和导航功能，因为实际煤炭开采工作需在矿井下进行，操作人员在矿井上无法对井下的环境和具体开展情况进行了解，这时智能化煤炭开采技术的定位技术和导航技术，可及时将井下的影像和数据上传给井下控制人员。根据收集的影像和数据信息工作人员可确保煤炭开采设备的具体情况，并清楚定位具体的采矿路线。但是在进行实际开采工作时，矿井下的环境非常复杂，而且封闭的井下环境将智能化系统的信号传输过程阻断，从而导致定位和导航的准确性受到影响[3]。

3 发展趋势展望

3.1 智能导航技术的应用

智能导航技术，以实时三维GIS技术作为基础，并融合三维可视化技术，工作面检测技术以及地理信息技术。充分利用该技术进行煤炭开采工作，可提高开采的精确性，并对工作面实施探测以及自动定位，可简化工作人员的工作任务和提高工作效率。

3.2 设备趋于多样化

据了解，目前我国煤炭智能化技术及相关开采设备，具有设备结构单一、复杂的特点，而且难以在狭窄的矿井中进行开采工作。为满足人们对煤矿的大量需求，煤矿企业在进行产品开采时，必须引入多元化的设备，并提高设备的使用效率。例如引进智能化的采矿机器人取代人类的采矿工作节省人力和物力，降低矿井事故带来的伤害。也可以通过安装人工智能处理传感器的方式，将矿井的开展情况等数据实时传输，由工作人员在矿井上进行采矿工作的安排和处理。

3.3 安全防控系统逐渐优化

目前我国对煤矿开采安全防控系统的关注度越来越高，因此在煤矿系统中进行安全监测工作是必要环节。除加大煤矿人员下井工作的监控力度之外，还要加强网络系统的监控程度，对矿井存在的问题早发现早处理。同时还要定时定期对矿井的安全系数和各设备的使用情况进行了解，如发现存在安全问题，则需要及时修补。除此之外，煤矿企业还需定时定期对工作现场的机械操作人员进行培训，将其综合素质能力进行提高，从而完善安全操作系统。在日常工作中，工作人员也需做好工作记录为后期的工作排查和下阶段的工作安排提供数据基础。总而言之，通过真正提高工作人员的安全意识及设备的安全系数，可真正减少煤矿生产意外事件的发生。