煤礦智能化開采模式與技術(shù)路徑研究

裴新宇

（西山煤電<集團(tuán)>有限責(zé)任公司，山西太原030000）

在煤礦開采過程中引入智能化技術(shù)，有效地促進(jìn)了我國煤礦企業(yè)逐漸向著技術(shù)性人才過渡，提高了煤炭行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，保證了煤炭質(zhì)量。目前我國在煤炭開采中智能化使用中缺乏一定的概念意識(shí)、關(guān)鍵技術(shù)的不足等多種因素的影響，使得智能化無法在煤炭開采中得以有效運(yùn)用?；诖?，本文將對(duì)煤礦智能化開采模式與技術(shù)路徑進(jìn)行研究。

1 煤礦智能化主要模式

隨著煤炭智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦企業(yè)相關(guān)部門以及相關(guān)技術(shù)人員要根據(jù)自身實(shí)際情況，充分研究煤礦智能化開采技術(shù)相關(guān)概念與發(fā)展方向，從而形成一系列理論和技術(shù)，促進(jìn)煤炭行業(yè)的發(fā)展，提高煤礦開采效率。針對(duì)目前煤炭智能化開采現(xiàn)狀，在開采中所使用的智能化開采技術(shù)包含：無人化或者少人化技術(shù)、智能化開采技術(shù)、數(shù)字化與信息化開采技術(shù)等。

1.1 無人化或少人化開采模式

無人化或者少人化的開采模式在使用過程中，是盡量減少人為勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)無人或者少人的操作，利用多種智能化技術(shù)使得煤礦開采工作在無人或者少人情況下正常進(jìn)行。此外，通過使用機(jī)械化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與智能化技術(shù)來促進(jìn)開采模式的不斷完善，基于無人或者少人操作的技術(shù)條件下，科學(xué)合理的利用先進(jìn)技術(shù)，促進(jìn)開采工作的發(fā)展。

1.2 智能化開采模式

由于智能化開采模式在操作手段和相關(guān)功能上具備智能化的特點(diǎn)，因此在煤礦開采過程中可以依據(jù)具體的采煤工藝技術(shù)以及預(yù)先設(shè)置的參數(shù)來開展工作，有效地提高了采煤工作技術(shù)水平，相比于傳統(tǒng)的手動(dòng)操作采煤模式，自動(dòng)化采煤效率高、質(zhì)量好。在煤礦采煤過程中要不斷提高各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)應(yīng)用效果，促進(jìn)煤礦行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1.3 數(shù)字化開采模式

在實(shí)際的煤礦開采中，利用數(shù)字化模式要根據(jù)作業(yè)面的開采機(jī)械設(shè)備數(shù)據(jù)流特點(diǎn)來實(shí)施，要對(duì)具體的交互形式進(jìn)行明確，針對(duì)實(shí)際情況來選擇合理的先進(jìn)機(jī)械設(shè)備，保證使用方法的科學(xué)性，充分對(duì)各種開采機(jī)械設(shè)備進(jìn)行分析與控制，促進(jìn)開采工作智能化的深入。

1.4 智能自適應(yīng)開采模式

智能自適應(yīng)開采模式主要利用智能化技術(shù)進(jìn)行處理，通過自適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展推進(jìn)了煤礦開采機(jī)械設(shè)備作用的充分發(fā)揮，使得智能自適應(yīng)開采技術(shù)模式被充分使用，提高了整體工作質(zhì)量。同時(shí)，自動(dòng)化與可視化技術(shù)相互結(jié)合，利用先進(jìn)的智能化技術(shù)，促使開采工作中無人或者少人采煤的實(shí)現(xiàn)，減少人員勞動(dòng)量，保證了工作人員的人身安全。

2 煤礦開采智能化模式技術(shù)路徑研究

2.1 智能自適應(yīng)開采技術(shù)分析

在智能化煤炭開采過程中使用智能自適應(yīng)開采技術(shù)，通過對(duì)上層控制系統(tǒng)實(shí)施指令，自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)煤層條件和周圍環(huán)境因素進(jìn)行分析與感知，實(shí)現(xiàn)煤礦綜合采煤設(shè)備進(jìn)行自主感知，調(diào)控執(zhí)行，任務(wù)動(dòng)作等裝置相互配合，為煤礦開采中工作的支持與推進(jìn)進(jìn)行支持，實(shí)現(xiàn)煤礦開采無人或者少人化操作。加強(qiáng)對(duì)采煤工作面應(yīng)用設(shè)備的有效自主操作與控制，實(shí)現(xiàn)采煤過程中智能感知和控制，取得煤炭智能化開采的良好效果。智能自適應(yīng)技術(shù)的開采是煤礦智能化開采過程中最高的發(fā)展目標(biāo)，其集中了煤礦開采技術(shù)的全部優(yōu)勢，是技術(shù)集成和綜合的具體表現(xiàn)。要充分把握煤礦智能自適應(yīng)開采模式的相關(guān)技術(shù)，使得在實(shí)踐過程中技術(shù)的有效運(yùn)用，包括直線度和水平度控制技術(shù)等。

2.2 現(xiàn)場遠(yuǎn)程控制技術(shù)

在實(shí)際煤礦開采過程中利用現(xiàn)場場景遠(yuǎn)程控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)開采面的實(shí)際情況進(jìn)行呈現(xiàn)以及控制，為工作人員對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行動(dòng)態(tài)化觀察和分析提供技術(shù)基礎(chǔ)，遠(yuǎn)程控制技術(shù)的實(shí)施有效地解決了開采設(shè)備異常的問題，當(dāng)發(fā)現(xiàn)開采設(shè)備與軌跡脫離的現(xiàn)象時(shí)，就可以采用遠(yuǎn)程操作的方式，實(shí)現(xiàn)及時(shí)的控制。例如，在煤礦開采過程中出現(xiàn)液壓支架不合理以及采煤設(shè)備出現(xiàn)問題的情況下，可以利用遠(yuǎn)程操作的方式來解決現(xiàn)場工作存在的問題，將現(xiàn)場場景智能化捕捉技術(shù)、追蹤技術(shù)等進(jìn)行有效結(jié)合，提高遠(yuǎn)程操作的實(shí)施效果，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場智能化控制。需要注意的是，在使用現(xiàn)場場景遠(yuǎn)程技術(shù)的過程中，要不斷地進(jìn)行探索分析，總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，樹立正確的操作意識(shí)，促進(jìn)智能化開采模式的進(jìn)一步完善。

2.3 人工調(diào)度控制技術(shù)

在使用人工智能調(diào)控技術(shù)過程中，要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)狀況以及生產(chǎn)模式，結(jié)合所需的煤炭數(shù)量對(duì)采煤的進(jìn)度與速率進(jìn)行調(diào)控，使得煤炭開采設(shè)備運(yùn)作能夠滿足負(fù)荷生產(chǎn)需求。在實(shí)施人工調(diào)控時(shí)，可以將工作參數(shù)、煤層厚度等信息在系統(tǒng)中輸入，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的智能化分析，進(jìn)而得出合適的采煤速度和進(jìn)度，然后進(jìn)行推算，檢查是否存在問題，利用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的智能化進(jìn)行處理，提高了煤礦開采工作效率。

2.4 綜采工作面自動(dòng)化+可視化遠(yuǎn)程干預(yù)半智能技術(shù)模式的關(guān)鍵技術(shù)

在煤礦智能化開采過程中使用綜采工作面自動(dòng)化+可視化遠(yuǎn)程干預(yù)半智能技術(shù)模式的關(guān)鍵技術(shù)模式，能夠有效解決智能適應(yīng)開采技術(shù)模式應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，例如很難突破關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)等，要利用新的思路模式與技術(shù)路線來改善智能自適應(yīng)開采技術(shù)模式應(yīng)用的局限性，提高了煤炭智能化開采模式的有效應(yīng)用。此外，綜采工作面自動(dòng)化+可視化遠(yuǎn)程干預(yù)半智能技術(shù)模式的關(guān)鍵技術(shù)模式的使用，能夠?qū)⒁簤褐Ъ芎筒擅簷C(jī)等多種設(shè)備進(jìn)行控制，形成了以綜采工作面的運(yùn)輸巷集中為中心的控制系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化開采支護(hù)和推進(jìn)的控制，促進(jìn)了綜合工作面的開展。與此同時(shí)，綜采工作面自動(dòng)化+可視化遠(yuǎn)程干預(yù)半智能技術(shù)模式的關(guān)鍵技術(shù)在使用過程中，通過采用綜合工作面視頻，實(shí)施及時(shí)監(jiān)控，相關(guān)工作人員在控制中心對(duì)采煤使用設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，并對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)異常的設(shè)備給予人工干預(yù)，及時(shí)糾正所存在的問題，從而促進(jìn)了煤礦智能化開采技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。結(jié)合綜采工作面自動(dòng)化+可視化遠(yuǎn)程干預(yù)半智能技術(shù)模式的關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用狀況，基于此開采模式的關(guān)鍵技術(shù)由遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)操作技術(shù)、人工調(diào)控技術(shù)、現(xiàn)場場景遠(yuǎn)程控制技術(shù)等組成。由人工調(diào)控技術(shù)為參照，在智能化開采技術(shù)模式應(yīng)用中，要按照煤礦實(shí)際開采與生產(chǎn)的需求量對(duì)開采模式進(jìn)行調(diào)控，保證開采的合理性，在滿足煤礦設(shè)備運(yùn)行速度與采煤生產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，要結(jié)合各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，充分分析和判斷設(shè)備的工作狀態(tài)，同時(shí)配合遠(yuǎn)程人工控制，實(shí)現(xiàn)煤礦綜采智能化工作的應(yīng)用，提高煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 智能化開采技術(shù)的發(fā)展方向

在實(shí)施智能化開采過程中要針對(duì)煤層地質(zhì)以及實(shí)際的環(huán)境因素，研制出相對(duì)于比較精確的探測技術(shù)、分析技術(shù)以及監(jiān)控技術(shù)等。根據(jù)采煤工作的實(shí)際情況，合理制定采煤方案，保證采煤工作中各項(xiàng)工作的順利開展。與此同時(shí)，煤礦開采過程中引入先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)，能夠充分降低所需成本，降低采煤存在的安全問題，對(duì)各個(gè)故障點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測與預(yù)防。此外，可以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際狀況進(jìn)行合理的調(diào)整，確保安全的進(jìn)行生產(chǎn)。

4 總結(jié)

簡而言之，對(duì)煤礦智能化開采模式和技術(shù)路徑的分析，有效地促進(jìn)了企業(yè)對(duì)煤炭智能化開采模式的實(shí)施，更加明確地掌握了相關(guān)技術(shù)與概念，保證在煤炭行業(yè)開采過程中先進(jìn)智能化技術(shù)的合理使用，提高了我國煤炭開采的效率與質(zhì)量，提高了經(jīng)濟(jì)效益，保障煤炭生產(chǎn)的安全性，降低了工作人員的勞動(dòng)量，具有非常重要的意義。