煤矿智能化开采技术应用与发展刍议

王昆昆

摘 要：智能化开采技术在煤矿井下生产作业中的普及应用，是大势所趋，是必由之路，这是由煤矿井下采煤作业在的一些特征所决定的，即：地质条件复杂、生产环境恶劣、劳动强度大、危险系数高，并伴有瓦斯、冒顶、涌水、煤粉尘等危害矿工身心健康的各种灾害。如果煤矿能在井下采煤作业中应用智能化开采技术，那么上述各种不利于生产和矿工身心健康防护的情况就会得到有效的缓解，不单能让煤矿的采煤作业条件大为改善，而且还能显著提高矿山的经济效益和矿工的人身安全保障。文章首先介绍了煤矿应用发展智能化开采技术的意义，着重介绍了智能化开采技术在我国煤矿的应用与发展现况。

关键词：煤矿；智能化开采技术；意义；应用与发展；现况

智能化开采技术堪为是支撑煤矿井下采煤作业高质量发展的核心技术，是目前我国和国外一些煤炭生产国家竞相研发的前沿技术。智能化技术的诞生、应用、发展，是计算机技术和信息通信技术飞速跃进、广泛普及和全面应用带来的必然结果，例如，煤矿智能化开采技术，就是基于计算机应用技术、云计算技术、大数据技术、工业物联网技术、人工智能技术以及远程控制技术等与煤炭开采技术进行深度融合后而形成的一种前沿性的现代化煤炭开采技术，有了这种现代化煤炭开采技术的支持，煤矿井下生产作业中的诸如开拓、采掘、运输、通风等环节就有望实现自动化运行了，这对传统矿山生产建设来讲具有非凡的意义。可以预见的是，此后随着计算机应用技术和信息通信技术的进一步发展，煤矿井下煤炭开采技术也与之将同步实现在技术上的迭代更新。

一、煤矿应用发展智能化开采技术的意义

数字经济，近年来在各行各业被广泛热议，成为生产领域和营销领域耳熟能详的“热词”。从原理上将，煤矿对智能化开采技术的应用与发展，同样也可以被看作是传统模式向数字化模式转型中一种，通过这种转型来实现对经济效益和社会效益的提升。例如，借助智能化开采和数字化转型，矿山生产建设有望实现从原煤标准化向业务网络化的发展，并最终推动少人、甚至是无人开采目标的实现。与此同时，对智能化开采技术的应用与发展，还有望带动智能化技术在采煤设计、仓储、运输、洗选等领域的应用与发展，进而促进了整个矿山运营管理体系的转型升级和现代化发展，提升矿山的综合竞争力，这对于正处在“去产能”“去杠杆”压力下的煤炭企业来说，当然是非常难得的。毫无疑问，煤矿应用发展智能化开采技术，一方面提高了矿山的整体经济效益，因为在激烈的能源领域竞争中，尤其是在产能过剩和转型发展的压力下，矿山要保持竞争优势，不被淘汰出局，提高煤炭开采水平和效率是至为重要的，对智能化开采技术的应用与发展，既能提高煤炭开采效率，还能降低对人力成本的支付，还能提高对煤层的开采质量，还能提高对矿工的人身安全保障，还能保护矿工的身心健康，还能促进矿山的可持续发展，因而促进了矿山整体经济效益的提高；另一方面也提高了矿山生产运营的现代化水平，因为智能化开采技术在采煤作业中的应用与发展，一定程度上替换了传统的采煤设备和采煤工艺及其方式、方法，在提高对煤层开采效率和质量的同时，还提高了对煤层开采的科学化、规范化和标准化水平，还推动了矿山创新生产技术、创新管理方式和创新发展观念，还有效降低了矿山生产作业安全事故的发生率，因而也有效地促进了矿山生产运营整体现代化水平的提高。

二、智能化开采技术在煤矿应用发展的现况

通过前文分析可以知晓，所谓智能化开采技术，实际上是对机械化开采技术、自动化开采技术与信息化技术的融合应用与融合发展，是对煤矿井下采煤作业技术的一次升级改造和技术迭代，智慧化开采技术的显著优势在于赋予了煤层开采作业的智能感知、调控、导航和在无人状况下独立完成采煤作业的功能，例如，利用远程监控技术，管理人員可以实现对采煤作业中诸如割煤、推溜、移架、运输、消尘等的智能化监测和智能化控制，可实现对煤矿井下诸如瓦斯、冒顶、涌水、煤粉尘等智能化监测和智能化报警，从而有效保证了煤层开采作业过程的安全和高效。目前，智能化开采技术在我国煤矿应用与发展的现况大致如下：

（一）在开采模式方面：改变了过去以单机为主的开采模式，建立了基于成套装备的以网络信息为主的开采模式，把各种采煤设备比如采煤机、支架、输送机、转载机、破碎机、胶带机等科学的组合在了一起，从而形成了一个既能够相互联系又可以彼此限制的新的开采系统。据悉，目前我国在这方面的发展与应用，比如在开采控制方式、响应时间、智能化功能以及开采作业的人数和产能等方面，在国际上处于领先水平。

（二）在开采技术方面：在信息技术和网络技术的支持下，地面管理人员可以对开采作业现场诸如采煤机、支架、输送机、转载机、破碎机、胶带机、泵站以及供电系统等进行远程指挥和操控，可以对诸如瓦斯、冒顶、涌水、煤粉尘等影响开采作业和矿工人身安全的各种数据指标进行全程监测和预警，并及时发出调度和联络指令，提高了煤矿井下开采作业的有序性与安全性。

（三）在开采工艺方面：一是通过安全定位传感器和数据处理器赋予了开采设备以记忆截割功能，实现了开采作业的自动截割运行；二是通过将液压支架自动控制与采煤记忆截割的有机结合，实现了对开采作业现场设备状态的跟踪管理，维持开采设备处在最佳工况；三是通过对刮板输送机煤流负荷分布状况的实时监测来实现对刮板输送机传输速度的合理控制，保证装运设备处在自动协调运行的状态。

（四）在煤岩识别方面：随着矿井挖掘深度的不断向下延展，在煤矿井下开采作业过程中，岩石在受力后会引起温度上的变化和引起发射率的变化，通过将智能化开采技术与红外遥感手段的有机结合，可以实现对岩石受力后温度变化和发射率变化的实时监测，进而及时发现岩石的异常变化，并及时通知管理人员，提前做好应对的对策。

（五）在远程监控方面：利用智能化开采技术不仅可以实现对截割模式的有效记忆，还可以赋予截割设备以自动运行、调整、卧底、加速和减速等功能，还可以结合开采煤层工作面具体状况，对开采设备的运行状况进行实时调整，并结合开采作业需要和设备运行需要，实现对设备的启停和断电等控制，有效解放了矿山的劳动生产力。

（六）在推进技术方面：在煤层开展作业中，保持开采工作面的煤壁直、输送机直、支架直顶机平和底板平，是最基本的要求，也是基础性的工作，但是煤矿井下煤层受地质环境影响会常常处在起伏变化的状态，因而非可视测量问题一直在困扰着开采推进工作，并且鉴于采煤截割煤尘也会影响到测量的准确性，所以，采用激光定位技术和经纬测量技术并不是理想的选择，但是，如果将智能化开采技术与激光矩阵测量技术相结合，就可以为设备“三平一直”要求提供较好地保证。

（七）在难点和发展方向方面：首先，在难点方面：一是尚且没有找到可以直接探测煤层前方地质构造的有效手段；二是智能化开采技术目前还必须一定程度依赖人的干预，还无法做到完全智能化；三是由单机向成套装备的智能化转变在技术上还不够成熟；四是还不能实现在恶劣环境下进行可视化开采；其次，在发展方向方面：一是智能导航开采将是大势所趋；二是开发开采巡检技术将是大势所趋。

参考文献：

1.综采工作面智能化开采技术分析[J]. 刘泽宏.能源与节能，2021（09）

2.综采工作面智能化开采技术探讨[J]. 马浚清;王振;王辉.内蒙古煤炭经济，2022（09）

3.综采工作面智能化开采技术的研究与应用[J]. 李晓明.矿业装备，2022（06）