煤礦智能化開采技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

田武奇 呂光輝

1.鄭州煤炭工業(yè)（集團(tuán)）鄭新煤業(yè)有限公司 河南新密 452300

2.鄭州煤炭工業(yè)（集團(tuán)）騰升煤礦有限責(zé)任公司 河南登封 452482

1 智能化開采發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的問題分析

智能化開采發(fā)展現(xiàn)狀分析。所謂的“智能化開采”，就是自動(dòng)化開采的高級(jí)階段，通過機(jī)械的自我學(xué)習(xí)而實(shí)現(xiàn)開采的自動(dòng)化和智能化。智能化開采減少了煤礦開采過程中人的參與，煤炭資源開采的效率更高且更安全，體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)對(duì)于生產(chǎn)力提升的作用。經(jīng)過多年的發(fā)展，中國的煤礦開采由最初的手工作業(yè)（炮采）、半機(jī)械化（普采以及現(xiàn)在的完全機(jī)械化（綜采），正在向自動(dòng)化開采轉(zhuǎn)化。目前，只有薄煤層實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化開采,而對(duì)于厚煤層，還未實(shí)現(xiàn)開采的自動(dòng)化?，F(xiàn)在越來越多的煤礦應(yīng)用了傳感器,中國煤礦已經(jīng)具備了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化開采的能力。需要區(qū)分的是自動(dòng)化開采和智能化開采這兩個(gè)概念，自動(dòng)化開采強(qiáng)調(diào)機(jī)電設(shè)備按照預(yù)定的軌跡運(yùn)行，而智能化開采要求設(shè)備按照實(shí)際情況選擇最優(yōu)的軌跡運(yùn)行，顯然智能化開采更高級(jí)。從自動(dòng)化開采過渡到智能化開采至少需要10-20a，因此,中國的智能化開采還處于初級(jí)階段，很多技術(shù)還處于摸索中[1]。

2 煤礦智能化開采技術(shù)

2.1 大數(shù)據(jù)分析決策技術(shù)

目前我國煤礦企業(yè)在使用智能化開采技術(shù)進(jìn)行煤炭開采時(shí)，使用的控制系統(tǒng)中，各單機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)具有精準(zhǔn)度不高，分散程度高，相互融合應(yīng)用率低的特點(diǎn)，所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，并未采集實(shí)用性較高的數(shù)據(jù)，而且在數(shù)據(jù)采集過程中也無法判斷數(shù)據(jù)的科學(xué)合理性，所以最終獲取的數(shù)據(jù)具有誤差性大的特點(diǎn)。在此情況下，利用單機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行操控，無法進(jìn)行有效的精準(zhǔn)操控工作。而且目前我國各地區(qū)煤礦工作面煤層厚薄不一，大數(shù)據(jù)分析決策技術(shù)尚未完善，所以其在煤礦采集工作中的應(yīng)用價(jià)值相對(duì)較低，僅僅適用于煤層賦存變化相對(duì)較小或地質(zhì)相對(duì)簡單的礦井當(dāng)中[2]。

2.2 工作面復(fù)雜環(huán)境條件下與智能化采煤的耦合應(yīng)用技術(shù)

煤礦采集的工作面環(huán)境非常復(fù)雜，而且具有多變的特點(diǎn)，很多進(jìn)入礦井下的工作人員都是冒著生命危險(xiǎn)將煤礦采集上來的。在使用智能化開采技術(shù)進(jìn)行煤礦開采工作時(shí)，工作人員必須將復(fù)雜的工作面環(huán)境與智能化采煤技術(shù)進(jìn)行深度耦合，從而提高人機(jī)安全協(xié)調(diào)運(yùn)行的特點(diǎn)。不管對(duì)于何種類型的礦井，在日常工作中都有可能出現(xiàn)非常嚴(yán)重的災(zāi)害問題，在實(shí)施智能化開采的過程當(dāng)中，無論遇到任何一種類型的災(zāi)害，都必須依照高瓦斯礦井的處理方法，對(duì)煤礦災(zāi)害的監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行快速收集和分析，從而提高煤炭開采的智能性，以及將智能開采與工作面復(fù)雜環(huán)境條件相互耦合的目的，最終提高煤炭開采的安全性和高效性。

2.3 地下開采裝備需要具有精確的定位和導(dǎo)航功能

在煤炭智能化開采技術(shù)中，其核心的技術(shù)為定位技術(shù)和導(dǎo)航功能，因?yàn)閷?shí)際煤炭開采工作需在礦井下進(jìn)行，操作人員在礦井上無法對(duì)井下的環(huán)境和具體開展情況進(jìn)行了解，這時(shí)智能化煤炭開采技術(shù)的定位技術(shù)和導(dǎo)航技術(shù)，可及時(shí)將井下的影像和數(shù)據(jù)上傳給井下控制人員。根據(jù)收集的影像和數(shù)據(jù)信息工作人員可確保煤炭開采設(shè)備的具體情況，并清楚定位具體的采礦路線。但是在進(jìn)行實(shí)際開采工作時(shí)，礦井下的環(huán)境非常復(fù)雜，而且封閉的井下環(huán)境將智能化系統(tǒng)的信號(hào)傳輸過程阻斷，從而導(dǎo)致定位和導(dǎo)航的準(zhǔn)確性受到影響[3]。

3 發(fā)展趨勢(shì)展望

3.1 智能導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用

智能導(dǎo)航技術(shù)，以實(shí)時(shí)三維GIS技術(shù)作為基礎(chǔ)，并融合三維可視化技術(shù)，工作面檢測(cè)技術(shù)以及地理信息技術(shù)。充分利用該技術(shù)進(jìn)行煤炭開采工作，可提高開采的精確性，并對(duì)工作面實(shí)施探測(cè)以及自動(dòng)定位，可簡化工作人員的工作任務(wù)和提高工作效率。

3.2 設(shè)備趨于多樣化

據(jù)了解，目前我國煤炭智能化技術(shù)及相關(guān)開采設(shè)備，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)單一、復(fù)雜的特點(diǎn)，而且難以在狹窄的礦井中進(jìn)行開采工作。為滿足人們對(duì)煤礦的大量需求，煤礦企業(yè)在進(jìn)行產(chǎn)品開采時(shí)，必須引入多元化的設(shè)備，并提高設(shè)備的使用效率。例如引進(jìn)智能化的采礦機(jī)器人取代人類的采礦工作節(jié)省人力和物力，降低礦井事故帶來的傷害。也可以通過安裝人工智能處理傳感器的方式，將礦井的開展情況等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，由工作人員在礦井上進(jìn)行采礦工作的安排和處理。

3.3 安全防控系統(tǒng)逐漸優(yōu)化

目前我國對(duì)煤礦開采安全防控系統(tǒng)的關(guān)注度越來越高，因此在煤礦系統(tǒng)中進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)工作是必要環(huán)節(jié)。除加大煤礦人員下井工作的監(jiān)控力度之外，還要加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的監(jiān)控程度，對(duì)礦井存在的問題早發(fā)現(xiàn)早處理。同時(shí)還要定時(shí)定期對(duì)礦井的安全系數(shù)和各設(shè)備的使用情況進(jìn)行了解，如發(fā)現(xiàn)存在安全問題，則需要及時(shí)修補(bǔ)。除此之外，煤礦企業(yè)還需定時(shí)定期對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，將其綜合素質(zhì)能力進(jìn)行提高，從而完善安全操作系統(tǒng)。在日常工作中，工作人員也需做好工作記錄為后期的工作排查和下階段的工作安排提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?？偠灾?，通過真正提高工作人員的安全意識(shí)及設(shè)備的安全系數(shù)，可真正減少煤礦生產(chǎn)意外事件的發(fā)生。

4 結(jié)語

總而言之，智能化是未來發(fā)展的主要趨勢(shì)，煤炭開采對(duì)我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生重要影響，將煤炭開采的過程逐步從機(jī)械化自動(dòng)化轉(zhuǎn)為智能化，是重大的技術(shù)突破，同時(shí)也是煤炭行業(yè)發(fā)展的主要目標(biāo)。