数字化技术在煤矿开采和管理中的应用研究

2022-01-19魏晓瑞

当代化工研究 2022年1期

＊魏晓瑞

（山西焦煤机械电气有限公司山西 030045）

1.绪论

(1)数字化技术在煤矿开采和管理中应用的意义

数字化技术在煤矿开采和管理中应用具有重要的现实意义。数字技术可以构建一个更加直接高效的网络，打破过去企业和企业之间、个人和个人之间、人和物之间的平面连接。当今，随着数字化技术的快速发展和革新，数字化技术已经逐步融入到煤矿开采和管理当中。数字化技术的有效应用，可以使得生产和管理一体化，实现远程监控和管理，综合提升管理效率和效能，从而极大程度的提高生产效率和安全性。数字化设计的发展历程相当于现代信息技术在产品设计领域中的应用由点发展为线，再由线发展为面的过程。而且，数字化技术的广泛应用，企业也能够进一步优化管理，扩大企业规模，从而使企业获得全面、快速的发展。在高新技术不断发展的背景下，社会各个行业的发展都相对较快，人们对于煤矿资源的需求也是越来越大。在煤矿行业的发展过程中，数字化技术的出现为煤矿开采和管理工作的顺利开展提供了强有力的保障。当前，数字化技术已经逐步走进煤矿行业并得到了广泛引用，从某种程度上来说，提升了煤矿开采和管理工作的效率，减少了煤矿安全事故的发生概率，对于整体运作效率的提升有明显帮助，使得煤矿行业的可持续发展有了强有力的保障。

(2)研究方法

本文围绕“数字化技术在煤矿开采和管理工作”进行研究。在研究过程中，主要采用以下两种研究方法：

①文献研究法

文献研究法指的是通过调研国内外相关论文和资料，对所有资料进行整理、分类、汇总和分析，通过详细的研究明确被调研内容的详细信息。一直以来，文献工作都是学术研究中非常基础、非常重要的研究方法，本文采用这种基础的研究方法，希望可以明确调研内容的实际情况，并为后续研究奠定坚实的基础。

②理论分析法

该方法是从学术理论的角度，对数字化技术及煤矿开采管理工作进行分析和汇总，明确煤矿开采领域数字化技术搭建中的关键技术，分析数字化技术在煤矿开采和管理中的应用和前景。

2.煤矿开采领域数字化技术搭建中的关键技术

(1)三维数据模型库技术的搭建

数字化技术在煤矿开采和管理中的应用中，煤矿企业应重点做好三维数据模型库技术的搭建。三维数据模型库的搭建，主要目标是实现生产、安全、经营以及决策的快速衔接和综合管理，有效提升各部门之间的合作效率。三维数据模型库的搭建中，可以实现对煤矿开采过程中安全问题进行有效的模拟、分析以及预测等，从而消除煤矿开采过程中可能存在的各类风险和隐患，提高生产的安全性。

数字化煤矿系统的设计可以极大程度的提高整个生产流程的智能化。从图1中，我们可以看到，数字化技术主要借助网络媒介，实现煤矿开采的监控，各部门信息的快速沟通和链接以及通过模拟实现对于各项风险的预测等。数字化技术的加入，值得监控中心、网络传输系统以及智能终端形成有机整体，整个开采和管理工作紧密相连。总之，数字化技术在实际应用过程中，具有多方面的管理优势。

图1 数字化煤矿系统的框架图

(2)企业高速网络技术的打造

数字化技术在煤矿开采和管理中的应用，煤矿企业还应重点做好高速企业网络技术的打造。高速企业网络技术是数字化煤矿建设过程中的一个重要关键技术。煤矿开采的各项业务操作，都需要以高速企业网作为其支撑。在数字化系统搭建过程中，企业要充分做好视频、数据以及语音等内容的开发、管理和优化，切实提高网络的畅通性，提高企业整个运营和管理的效率。煤矿企业要打造属于企业内部独立的网络平台，提高企业内部网络数据和内容的传输速率，提高企业内部网络的稳定性，从而为进行数据的分析、应用和共享打下坚实的基础。

(3)生产信息筛选技术的拓展

我国大型煤矿开采企业在实际的生产过程中，会涉及到大量的煤矿信息的记录、整理以及筛选。因此，企业要充分有效的做好数字化技术管理，必须要提高各类信息数据的筛选能力，能够从煤矿数据库中，快速、准确的提取各种有价值的相关信息。同时，企业还要能够高效的实现对数据的分类、整合，并能够根据隐含的规律生产最佳工作状态曲线。我国煤矿开采企业可以在企业内部设置一些特有的信息技术处理软件以及一些信息计算和处理的App软件等，也可以请一些专家来优化企业内部信息化管理系统，提高系统数据的运算和数据的处理能力，从而提高企业应用数字化管理的能力。在我国煤矿开采企业未来发展过程中，企业要进一步强化信息化、数字化的构建和应用，从而更好的实现各个部门协调配合，实现企业高效的管理和运营。

3.数字化技术在煤矿开采和管理中的应用

(1)数字化技术应用于指标分析

煤矿开采中涉及到很多重要的指标计算。一般有两类重要指标，即成分指标和特性指标。煤矿开采企业可以利用数字化技术，通过建模，实现对指标的测算和对比，根据需要进行相应指标的测定和计算。通过这些系统化的指标分析，可以对煤矿开采的全流程进行精准评析和预测。企业可以根据自身实际情况，提前设定一些重要的程序，当输入原始数据后，就能模拟出相应的指标曲线，并评判出煤样的综合测定结果。这样企业可以快速的衡量和对比指标数据，找到偏差的地方，从而有效的进行后续工作重点的调整和安排。数字化技术在指标分析领域使用的频率相对较高，一些煤矿通过指标分析可以提前识别开采过程中的问题，做到提前预防，将风险控制在可处理范围内。

(2)数字化技术应用于开采全过程管理

煤矿开采过程中涉及多项任务和环节。各项任务和环节的有效衔接是至关重要的。煤矿开采企业可以利用智能化数字技术，通过集控室电脑屏幕对整个生产流程进行检测，以此来指挥和协调各项工序。同时，数字化集中控制管理还可以有效监管和审核各流程的进度和实施情况，能够及时对不合理的工序进行管控和优化。数字化技术应用于开采全过程管理，可以实现生产各环节的一体化，可以实现生产流程的高效管理，为企业未来升级转型提供了强大的支持。

另外，煤矿生产过程中的信息调度也是十分关键的环节，数字化技术在综合信息调度过程中发挥着不可或缺的重要价值。综合来看，借助计算机基础控制系统可以有效采集煤矿开采过程中的各种数据和运行信息，借助计算机技术对这些数据和信息进行汇总和分析，并以此为基础监控、调度煤矿开采的全过程，能够实现整个过程的全局把控和综合性优化，实现全部资源的合理调度和分配。与此同时，数字化技术的出现还可以及时反馈煤矿开采流程中工作人员的技术水平和规章制度遵守情况，高效分析煤炭的质量和数量，最终汇总得到相应的绩效数据，对开采设备的运行状况进行有效维护。

(3)数字化技术应用于监控管理

在煤矿开采过程中，数字化技术的应用能够有效开展生产过程中的全面管理和及时预警工作。数字化技术应用于开采过程监控管理，可以提高生产流程中的安全性，减少人身伤亡事故的发生。企业可以利用信息化技术，对周围环境指标，对施工中存在的风险源进行快速识别和诊断。通过建设相关监控系统和预警系统，可以对煤矿开采的全过程进行监控，提升调度效率。当周围环境指标不适合开采作业或者存在风险时，检测系统要能够发出风险预警和警报，从而保证企业安全生产。同时，煤矿开采企业还可以在人工作业区域或者事故易发的区域设置一些监控装置，当监控发现施工人员存在违章作业时，可以及时进行制止和纠正，从而避免事故的发生。此外，数字化监控系统还可以用于矿山开采设备的运行状态监控，当设备在运行过程当中出现故障或者是运行系统出现安全威胁时候，能够及时的把故障信息反馈给集中控制系统，以此来避免重大设备事故的发生。

当前，很多中大型煤矿已经将电子信息技术应用于煤矿开采作业中。比如，布设短信报警系统来实时检测煤矿内的瓦斯抽放情况，完成指挥调度等工作。短信报警系统分布在井上中心站、井下开采区域等诸多场所，可以有效提升报警效率，保障事故预警准确性。除此之外，一些煤矿中还采用现代化单片机技术，基于现有的接口进行数据采集和检测，明确煤矿的实时状态，当开采系统出现掉电、信号中断等问题时，可以及时、准确地传递信息，完成监控工作，这对于工作人员的降低工作强度和系统监控效率的提升有明显帮助，能够很大程度上节省人力物力。

(4)数字化技术在煤炭开采自动化领域的应用

在现代化社会的发展过程中，煤炭开采工作受到先进技术的影响，逐渐趋于自动化和智能化。随着生产系统的不断革新和优化，越来越多的高新技术、全新材料、操作工艺、生产设备等涌现出来，煤炭开采工作也发生着翻天覆地的变化。同时，再加上传统技术的运作效率相对较低、传统设备能耗较高，这就使得行业内对于数字化、自动化的煤矿开采技术的诉求越来越高。在此背景下，智能型采矿机器、智能型配电设备、自动化的运输和检测系统开始被各大煤矿企业积极引入。数字化技术的出现，让煤矿开采工作的自动化成为可能，高效、绿色、环保的开采模式逐渐成熟起来。