煤礦智能化開采關(guān)鍵核心技術(shù)探究

袁鵬偉

摘 要 近年來，我國煤炭行業(yè)呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展趨勢，各個行業(yè)對煤炭資源的需求量逐漸加大。然而在煤礦資源開采過程中，存在各種問題和缺陷，為了解決現(xiàn)階段煤炭開采工作中存在的問題，明確煤炭開采的發(fā)展趨勢，那么就要積極研究和開發(fā)煤礦開采的核心技術(shù)，提升煤礦開采的數(shù)量，滿足各個行業(yè)的需求，推動煤礦行業(yè)的進一步發(fā)展。對此，本文首先介紹智能化開采煤礦資源的重要性，然后詳細說明智能化開采煤礦的核心技術(shù)。

關(guān)鍵詞 煤礦;智能化開采;核心技術(shù)

煤炭是我國十分重要的一種能源，在今后很長一段時間里，煤炭資源依舊是世界的主要能源之一。隨著我國智能化時代以及信息化時代的來臨，煤礦智能化已經(jīng)是煤炭行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。煤炭行業(yè)要在發(fā)展過程中，要積極利用信息化技術(shù)等，達到高效綠色開采煤炭資源的目的，減少給環(huán)境帶來的污染，相關(guān)工作人員要積極研究煤礦智能化開采核心技術(shù)，提升煤礦資源的開采數(shù)量，提升煤礦開采工作的效率，推動我國煤炭行業(yè)的變革。

1智能化開采煤礦資源的重要性

（1）有利于提升煤礦資源的開采率。最近幾年，根據(jù)全球發(fā)展?fàn)顟B(tài)來看，能源革命在向著縱向趨勢發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了一些清潔能源，像是核能、各種再生能源等，這些清潔能源的消費比例在快速上升。但是煤炭資源在能源結(jié)構(gòu)中的地位依舊沒有變化。根據(jù)查詢2016年的全球能源結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，煤礦資源依舊占據(jù)在首要位置上，占據(jù)比例高達百分之八十五點五，在我國能源結(jié)構(gòu)中，煤礦資源始終保持在百分之六十之上。相關(guān)工作人員預(yù)測，在今后的一段時間里，能源結(jié)構(gòu)依舊是以煤礦為主，且短時間內(nèi)不會出現(xiàn)大的改變。煤炭資源逐漸成為日常生產(chǎn)和生活中不可或缺的一項能源，為了提升煤礦資源的開采率和數(shù)量，要積極研究各種智能化開采技術(shù)[1]。

（2）有利于保證一線開采工作人員的生命安全。現(xiàn)階段，我國在開采煤礦資源時，主要是借助井工的方式，大部分煤礦地質(zhì)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，瓦斯、頂板等五種不同的自然災(zāi)害影響著煤礦開采工人的生命健康安全。據(jù)相關(guān)工作人員的調(diào)查，在2010到2014年短短四年時間里，我國一共出現(xiàn)353起煤礦事故，在這些事故中死亡人數(shù)高達2137人，其中受傷人數(shù)數(shù)不勝數(shù)。在逐步提升生產(chǎn)工作環(huán)境要求的影響下，一些地區(qū)出現(xiàn)煤礦生產(chǎn)缺少人力的問題。可見，智能化開采煤礦資源已經(jīng)成為一種必然趨勢，智能化開采煤炭資源能夠保證一線工作人員的生命安全，煤礦資源開采技術(shù)要不斷升級。

2智能化開采煤礦的核心技術(shù)

（1）工作面綜合開采裝備位姿監(jiān)測技術(shù)。如果想更好的控制綜合開采裝備，那么就要重視在煤礦井下開采工作中對綜合開采設(shè)備進行測量。大部分煤礦井下的環(huán)境十分復(fù)雜，且隨時可能出現(xiàn)變化，這種情況下進行開采時，需要使用一些可靠性和精度較高的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，這樣能夠?qū)崟r監(jiān)測綜合開采裝備。當(dāng)各種采集裝備實際運行時，可以借助一些儀器對其開展動態(tài)掃描，像是紅外高清攝像儀等，針對工作面開展三維激光掃描工作，建立實時工作道路三維模型，針對工作面的實際情況建立地圖。因為大部分煤礦井下粉塵過多，工作人員在施工時，可以使用一些具有除塵功能的儀器，這樣能夠得到高清的井下環(huán)境圖像[2]。借助慣性導(dǎo)航等一些精準(zhǔn)度較高的定位技術(shù)實時監(jiān)測綜合開采設(shè)備的位置，在各個綜合開采設(shè)備中裝備上具有較高準(zhǔn)確度的傳感器，利用多傳感信號集成監(jiān)控技術(shù)加強對綜合開采裝備行動的監(jiān)控。

（2）圍巖裝備耦合自適應(yīng)控制技術(shù)。如果想確保安全順利開采煤礦資源，那么就要借助液壓支架，液壓支架和圍巖的耦合狀態(tài)是確保安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。目前，支架調(diào)整動作已經(jīng)大致達到自動化水平，然而它的主要作用為協(xié)調(diào)整體工作面，在調(diào)節(jié)支架自身以及圍巖支護時，仍舊需要通過人工操作的方式，這種操作方式效率相對比較低，精準(zhǔn)度相對比較差，無法達到理想效果?；谠撉闆r下，研究出圍巖裝備耦合自適應(yīng)控制技術(shù)。針對工作面圍巖狀態(tài)和液壓支架控制方式開展全面研究，能夠為研究為圍巖裝耦合智能控制打下良好的基礎(chǔ)，有利于對圍巖控制效果開展全面評價，針對圍巖控制實際情況創(chuàng)建評價模型。

（3）煤巖分界技術(shù)。煤巖分界技術(shù)主要是借助單天線等接收信號和發(fā)送信號，發(fā)送和接收的信號一旦碰到煤巖層，就會出現(xiàn)信號減弱的現(xiàn)象，乃至信號會直接返回到發(fā)射區(qū)域。借助煤巖分界技術(shù)能夠明確劃分巖層以及煤層位置。在劃分中，借助反射波的頻率以及長短判斷巖層以及煤層的分界面，然而反射波的頻率以及長短將會被發(fā)射波影響，進而嚴(yán)重影響到煤層的厚度。

（4）運用煤矸放落自動識別技術(shù)。該技術(shù)的運用可以詳細分析煤層中礦物質(zhì)的構(gòu)成物質(zhì)，然而，在實際運用該技術(shù)時，依舊存在一些難題。煤矸放落自動識別技術(shù)主要是借助飛秒脈沖形成的電場，鑒定以及詳細分析礦物質(zhì)。在將該技術(shù)運用到實際開采過程中，因為應(yīng)用難度比較大，所以，操作起來難度系數(shù)較大。

（5）礦井機器人技術(shù)。煤礦井下生產(chǎn)系統(tǒng)十分復(fù)雜，環(huán)境比較惡劣，若是僅僅借助人工操作的方式，那么將無法滿足減人少人生產(chǎn)的目的。為確保生產(chǎn)工作的安全性，可以借助機器人替代工作者開展井下作業(yè)、平時巡查、應(yīng)急救援等工作，達到智能化開采的目的。在礦井作業(yè)中，開展工作的機器人一般為防爆重載型，機器人工作的環(huán)境比較復(fù)雜和惡劣，所以，對機器人的要求更加嚴(yán)格，一方面需要機器人具有感知監(jiān)控功能，另一方面需要機器人具有運移等功能?，F(xiàn)階段，一些煤礦開始使用采煤機器人，當(dāng)機器人到達井下開展煤礦開采工作時，會因為復(fù)雜的環(huán)境發(fā)生碰撞問題，為了解決這一問題，相關(guān)工作人員可以重點研究機器人和周圍環(huán)境間接接觸時，阻力的變化情況，歸納和總結(jié)變化規(guī)律，按照實際接觸阻力的大小確定相應(yīng)的控制參數(shù)，達到控制機器人的目的，通過這種方式能夠解決機器人井下作業(yè)中發(fā)生碰撞的問題，確保機器人在井下作業(yè)時能夠高效運行。

3結(jié)束語

智能化開采煤礦是煤礦產(chǎn)業(yè)改革的必然趨勢，各個煤礦企業(yè)要跟上智能化時代發(fā)展的腳步，積極運用各種先進的信息技術(shù)。在開采煤礦作業(yè)中，充分利用數(shù)字化等先進技術(shù)，解決智能化開采缺少關(guān)鍵核心技術(shù)的問題，逐步優(yōu)化以往煤礦開采方式，提高煤礦資源的開采質(zhì)量，保證一線工作人員的生命安全，推動煤礦產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1] 王國法，趙國瑞，任懷偉. 智慧煤礦與智能化開采關(guān)鍵核心技術(shù)分析[J]. 煤炭學(xué)報，2019，44（1）：34-41.

[2] 高振. 智慧煤礦與智能化開采關(guān)鍵核心技術(shù)分析[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2019（15）：83.