煤礦開(kāi)采中的信息自動(dòng)化技術(shù)研究

李運(yùn)峰 王延?xùn)|

山東省滕州曹莊煤炭有限責(zé)任公司 山東滕州 277519

中國(guó)地大物博，擁有豐富的煤炭資源，在中國(guó)現(xiàn)代化基礎(chǔ)建設(shè)的過(guò)程中，煤炭資源也發(fā)揮著非常重要的作用。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示中國(guó)近年來(lái)煤炭年產(chǎn)量逐年攀高，且在國(guó)內(nèi)一次性能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭的消費(fèi)占比超過(guò)了75%，可以說(shuō)煤炭行業(yè)的發(fā)展對(duì)于社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)有著極大的影響力，是中國(guó)實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)及民生工業(yè)快速發(fā)展的重要前提。而為了確保煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，就需要相關(guān)企業(yè)重視采煤技術(shù)的優(yōu)化，整合自身服務(wù)體系和服務(wù)意識(shí)，為中國(guó)未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 采煤技術(shù)優(yōu)化提升的重要性

采煤技術(shù)發(fā)展的重要性首先取決于煤炭資源的不可再生屬性。煤炭在人類現(xiàn)代化發(fā)展的進(jìn)程中既無(wú)法人工合成，也難以在短時(shí)間內(nèi)被其他形式的資源全面取代?？梢哉f(shuō)煤炭資源有著不可替代的作用，一旦消耗殆盡，就會(huì)對(duì)整個(gè)人類世界的發(fā)展造成巨大影響。鑒于此，需要科學(xué)合理地利用煤炭資源，在開(kāi)采過(guò)程中極力避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)等問(wèn)題，從而最大限度延長(zhǎng)煤炭資源的使用年限，提高其使用效能。自中國(guó)進(jìn)入現(xiàn)代化建設(shè)階段以來(lái)，國(guó)內(nèi)煤礦企業(yè)都在致力于優(yōu)化和提升采煤技術(shù)，從生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)到具體的施工采煤流程等多個(gè)方面都進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)革新。隨著能源結(jié)構(gòu)及社會(huì)發(fā)展需求的轉(zhuǎn)變，技術(shù)又有了更加巨大的發(fā)展空間。尤其是智能化工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G信息傳輸技術(shù)等高科技領(lǐng)域的技術(shù)突破也為采煤技術(shù)的各環(huán)節(jié)及設(shè)備革新創(chuàng)造了有利條件。近年來(lái)隨著中國(guó)對(duì)煤炭行業(yè)進(jìn)行的重新規(guī)劃和梳理，許多煤礦企業(yè)在日常運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，對(duì)自身經(jīng)營(yíng)理念及發(fā)展方向做出相應(yīng)調(diào)整，從原本以人工為主的勞動(dòng)密集型采礦模式逐漸轉(zhuǎn)向智能化、自動(dòng)化的采煤作業(yè)。

2 煤礦開(kāi)采中的信息自動(dòng)化技術(shù)

2.1 遠(yuǎn)程干預(yù)無(wú)人化采集技術(shù)

新時(shí)期下，中國(guó)煤礦開(kāi)采過(guò)程中所采用的采煤技術(shù)已進(jìn)入智能化開(kāi)采控制階段，而相關(guān)的開(kāi)采流程是一套完整的系統(tǒng)，其基礎(chǔ)在于遠(yuǎn)程干預(yù)無(wú)人化采集技術(shù)。由于技術(shù)的不完備，傳統(tǒng)煤礦井下綜采面工作都由人工完成，其危險(xiǎn)系數(shù)非常大，各種級(jí)別的礦難也不時(shí)爆出。為了有效解決這一問(wèn)題，切實(shí)保障煤礦工人的生命安全，在設(shè)置智能化開(kāi)采系統(tǒng)的過(guò)程中首要的就是實(shí)現(xiàn)工作面無(wú)人，通過(guò)遠(yuǎn)程干預(yù)、遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的生產(chǎn)模式?；跓o(wú)人跟機(jī)作業(yè)、有人安全值守的設(shè)計(jì)理念，讓機(jī)器代替人工完成工作面的采集工作，并通過(guò)系統(tǒng)中的相應(yīng)功能，比如方位感知、工作面信息交互、工作面協(xié)同控制、采煤機(jī)自動(dòng)運(yùn)行等，全面實(shí)現(xiàn)煤礦井下環(huán)境無(wú)人的運(yùn)行要求。

2.2 礦井虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

在設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程干預(yù)無(wú)人化采集系統(tǒng)的過(guò)程中，為了能更加清晰直觀地了解煤礦內(nèi)部構(gòu)造及情況，相應(yīng)技術(shù)人員還研發(fā)了礦井虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。該技術(shù)由礦井三維建模技術(shù)衍生而來(lái)，是將綜采工作面的內(nèi)部環(huán)境利用現(xiàn)代化的信息采集技術(shù)結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過(guò)相應(yīng)軟件創(chuàng)造出模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的三維模型，并結(jié)合智能開(kāi)采控制系統(tǒng)模擬采礦作業(yè)過(guò)程中相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀況。礦井虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)包含了兩個(gè)層面的意義：①能讓操作人員根據(jù)三維建模調(diào)整采煤的作業(yè)進(jìn)度，且可通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所具備的人機(jī)交互功能對(duì)井下作業(yè)進(jìn)行模擬操作。這種模擬操作能降低實(shí)際開(kāi)采的危險(xiǎn)性，節(jié)約大量的資金，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。②礦井虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用豐富了智能化采礦控制技術(shù)，在信息化模板控制的基礎(chǔ)上增添了可視的三維模型，讓相關(guān)工作人員能在三維模型上監(jiān)測(cè)不同設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)，對(duì)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間、煤炭總產(chǎn)量、各設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行綜合觀測(cè)。

2.3 遠(yuǎn)程遙控技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)中國(guó)采煤技術(shù)的全面智能化，還需要匹配相應(yīng)的遠(yuǎn)程遙控技術(shù)。由于煤炭行業(yè)的特殊性及其設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的危險(xiǎn)性，在設(shè)計(jì)智能化采煤生產(chǎn)遠(yuǎn)程遙控的過(guò)程中，需著重強(qiáng)調(diào)以采煤機(jī)的記憶切割技術(shù)為主、人工遠(yuǎn)程干預(yù)為輔。只有提高采煤機(jī)及控制系統(tǒng)的底層邏輯，確保液壓支架能完成跟隨采煤機(jī)的自動(dòng)動(dòng)作及采煤運(yùn)輸設(shè)備能高度集中化自動(dòng)化控制，同時(shí)匹配相應(yīng)的智能感知、智能監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)采煤工作面實(shí)現(xiàn)全面的網(wǎng)絡(luò)通信遙控。

2.4 智能開(kāi)采控制技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)智能開(kāi)采技術(shù)的一體化、無(wú)人化，全面實(shí)現(xiàn)智能化，還需要強(qiáng)調(diào)整個(gè)開(kāi)采系統(tǒng)的智能開(kāi)采控制屬性。結(jié)合探測(cè)系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)及信號(hào)反饋來(lái)確保整個(gè)開(kāi)采系統(tǒng)能跟隨工作面情況的變化進(jìn)行調(diào)整，使智能化采掘設(shè)備能通過(guò)智能開(kāi)采系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)度，自動(dòng)決策。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要對(duì)采煤機(jī)智能記憶、液壓支架智能跟隨、巷道智能運(yùn)輸、遠(yuǎn)程遙控、三維虛擬模型及一鍵啟動(dòng)等多種技術(shù)進(jìn)行集成，讓采礦流程實(shí)現(xiàn)單機(jī)裝備、總體控制的合理構(gòu)建。

3 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展對(duì)國(guó)內(nèi)采煤技術(shù)的要求發(fā)生了相應(yīng)變化。實(shí)現(xiàn)智能化開(kāi)采，不僅是為了提高采煤效率、避免資源浪費(fèi)，同時(shí)也是為了能更好地保護(hù)煤礦企業(yè)工作人員的生命安全[3]，是促進(jìn)中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、構(gòu)建現(xiàn)代化和諧社會(huì)的重要措施。這就需要設(shè)計(jì)人員重視對(duì)遠(yuǎn)程干預(yù)無(wú)人化采集技術(shù)、礦井虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、遠(yuǎn)程遙控技術(shù)及智能開(kāi)采控制技術(shù)等信息自動(dòng)化技術(shù)的綜合應(yīng)用，匹配相應(yīng)的設(shè)備及軟件構(gòu)建監(jiān)控、采集、運(yùn)輸、維修一體化的智能控制系統(tǒng)，為中國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)保駕護(hù)航。