探究煤矿智能化开采技术

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摘要：近年来，随着中国智能煤矿建设的不断加快，人们对煤矿智能化系统也进行了深入研究，并且已将智能化开采技术应用到煤矿生产中。基于此，从煤矿智能化开采技术概述、煤矿智能化开采技术现状及发展趋势展望方面进行了探讨，希望让各行业人员充分认识到智能科技和煤矿资源开发利用的协同重要性，尽快实现煤炭行业智能化绿色转型升级，推动中国煤矿智能化、高质量发展。

关键词：煤炭行业；煤矿生产；智能化开采技术

尽管煤炭在中国能源消费结构中的比例持续下降，但煤炭在中国依然占据举足轻重的地位，其消费量占能源消费总量的60%左右。可见，煤炭仍是保障中国能源供应安全和推动国民经济发展的重要基石。然而，煤炭的过度开发利用必然会对环境造成破坏，这不利于中国的绿色发展。只有将现代信息技术与煤炭行业深度融合，才能实现煤炭行业转型升级和高质量发展。近10年来，经过中国科学技术人才的不断努力，中国煤炭行业在智能化采矿技术的创新研发方面取得了多项关键突破，建成了采矿装备现代智能、绿色、安全、清洁、高效的现代煤矿，为中国煤炭行业转型和高质量发展奠定了坚实基础。此外，随着中国煤矿智能化建设进程的不断加快，煤矿智能化程度的不断提高，煤矿智能化建设已成为煤矿审批的基本条件、建设运营的基本要求、安全监管的重要指标。虽然智能化开采技术为煤矿生产减少了人员浪费并且提高了生产效率，但是它也给矿山安全带来了许多层面的新的安全风险和技术挑战。基于此，本文从煤矿智能化开采技术概述、现状以及趋势展望三方面，简要探讨了中国煤矿智能化开采技术的研究现状，希望能为煤矿智能化建设发展提供一些借鉴。

1煤矿智能化开采技术概述

1.1智能化开采的重要性随着时代的发展和进步，现代信息技术的迅速发展已经改变了许多传统行业，加快了采矿行业生产方式向低强度生产方式的转变。同时，中国的煤矿开采技术也从最初的人采、炮采、普采，发展到如今的智能化开采[1]。智能化开采结合机械化、信息化技术，通过计算机网络技术对煤矿设备进行操控和发送指令，实现开采任务的合理分配[2]。智能化开采技术与煤矿生产的深入融合，实现了矿山地质保护以及煤矿开采、生产、经营管理的全过程高效、智能化运行。图1为中国现阶段的智能化开采结构图。发展智能化煤矿的根本目标是增强安全性、提高效率、提高资源回收率，从而实现煤矿高质量发展。智能化开采的优势具体表现在以下三方面：1)能有效提高煤矿经济收益。提升煤矿生产效率的主要方式之一就是改变原有的采掘技术，采用新型的采掘技术以减少人员浪费，提高煤矿生产质量和收益。智能化开采技术最为显著的优点就是降低了人工成本，在保证煤炭生产保质保量完成的同时还能减少安全事故的发生，提高了人员工作环境的安全性，进而推动煤炭行业的安全发展。2)提高煤矿开采率。智能化开采技术应用新的开采技术代替原有传统落后的挖掘工艺，提升煤矿采掘技术，进而提高开采的质量和效率。3)保障工作人员的安全。安全生产永远都是企业发展的重要基础。煤矿开采过程可能因为一些外部影响而发生安全事故，这严重威胁到工作人员的生命安全。因此，煤矿生产必须尽可能采用智能化开采技术避免事故的发生，保障工作人员的生命安全。

1.2智能化开采存在的问题

智能化开采的目标就是要基本实现工作面无人化以及巷道集中控制管理[3]。虽然中国在煤矿智能化开采建设方面已经获得了初步发展，但是仍然存在核心技术问题需要解决，主要包括以下几方面：1)通信平台没有实现统一。之前的通信平台一般只能上传一些数据量很大的信息，且没有一定的标准，因此很难实现运营设备和监控设施的24h无缝对接，各个系统平台的信息也无法实时共享。2)设备还有待提升。煤矿智能化开采最重要的一个环节就是保障设备运行的安全性和稳定性。通常情况下，煤矿地下环境恶劣，必然会影响到摄像系统、传感系统等煤矿设备运行的稳定性和准确性。因此，解析设备部件的故障原因，提高煤矿设备的稳定性，是智能化开采技术需要攻克的难题之一。3)工作面运输机存在上窜下滑现象。因为地质环境的改变，煤矿运输过程中可能会出现运输机沿工作面上窜或下滑的问题，这样会造成刮板机和转载机的搭接出现偏差，导致安全出口宽度不够[4]。这对煤矿的生产运营极为不利。因此，利用煤矿智能化开采技术研究设备的位置信息是保证煤矿生产效率的重要手段。4)智能调高技术有待提高。在自动识别煤岩方面，煤矿智能化开采技术还有待提高。随着智能调高技术的发展及应用，采煤机切割时能依靠煤层弯曲的状态自动调整切割高度，实现自动化切割。

2煤矿智能化开采技术现状

随着时代的发展，煤矿开采技术在不断更新。目前常用的煤矿智能化开采技术主要有精准定位系统技术、现场环境检测技术、数据分析技术以及视频监控技术。只有充分发挥这些技术的优势，才能更好地为煤矿开采事业打下坚实的基础，推动煤矿开采事业大步发展。

2.1精准定位系统技术

开采位置的确定是保障煤矿开采过程顺利进行的一个重要环节。只有确定了开采位置，才能开展后续一系列开采工作。因此，在煤矿开采过程中要采用精准定位系统技术进行定位。地下开采环境一般较为复杂，且开采空间比较狭小，在一定程度上会影响井下与地面的联系信号，对井下工作人员的安全造成了威胁。目前中国煤矿大多采用GPS定位系统，配合了GPS信息系统技术和遥感技术的应用，充分保障生产安全和生产效率[5]。此外，井下通信技术的发展也为精准定位系统技术提供了强有力的支持。精准定位系统技术的不断更新使开采定位工作更加科学和精准，也大大提高了煤矿的经济收益。

2.2现场环境检测技术

煤矿开采有时会遇到环境潮湿等情况，这就需要对煤矿设备的参数进行调整，从而确保开采的顺利进行。为了保障煤矿开采的安全性，必须对现场环境进行及时检测。操作人员利用现场环境检测技术，对现场环境进行分析，判断开采过程中是否存在风险，一旦预判可能有危险的发生，及时上报控制管理中心，避免井下安全事故的发生，确保开采安全进行。

2.3数据分析技术

数据分析技术在煤矿智能化开采中有着举足轻重的地位。目前煤矿智能化建设主要加强的就是数据分析技术，数据分析技术决策图如图2所示。数据分析技术主要通过传感器对信息进行处理，然后将信息发送到计算控制中心，实现信息采集[6]。该技术能有效提高数据的精确性，规避安全风险，使煤矿开采效率得到大大提升[7]。因此，煤矿企业应重视数据化建设，加大资金投入，不断更新发展数据库。利用数据分析技术了解日常工作中可能出现的问题，制定具体的行动实施方案，并将方案录入信息库，一旦有相同问题发生，即刻从数据库调取解决方案，减少人力的浪费，提高问题解决效率。赵胜利：煤矿智能化开采技术现状及展望

2.4视频监控技术

中国很早就已经使用视频监控技术对周围环境进行监督管控，对煤矿的管理和发展带来显著的好处。由于环境的复杂性和不可预知因素的存在，煤矿生产会存在相应的安全问题，因此在煤矿智能化开采中需要加强对视频监控技术的运用。煤矿视频监控流程如图3所示。通过应用该项技术能及时了解井下开采技术的实时情况，监控煤层结构，从而进行具体分析，为开采工作提供帮助。通过该技术的应用，监控人员能实现对井下信息的采集，之后通过分析处理，制定合理的方案，大大提升了开采效率。最为重要的是，管理人员能通过该技术与井下工作人员交流，指导工作的科学开展；井下工作人员在遇到问题时，也可及时汇报现场状况，提高了问题的解决效率，保证了工作的有效性。

3煤矿智能化开采技术趋势展望

为了跟上新时代的步伐，中国煤炭行业的发展也有了新要求，提出到2025年智能化开采技术全面覆盖煤矿。因此，在未来煤矿发展进程中，智能化开采技术的应用会不断深入到煤矿生产中，实现绿色开采，进而推动中国煤炭行业的高质量绿色发展。

3.1智能导航技术

智能导航系统是以三维GIS（GeographicInformationSystem，地理信息系统）技术为基础，集三维可视化技术、地理信息系统和工作面检测为一体的系统[8]。将智能导航技术应用到煤炭开采中，可以使开采更加精确且高效，还能自动探测工作面，降低工作人员工作强度，提高工作效率。

3.2优化安全防控体系

安全防控一直是煤矿生产中最为重视的一个单元。煤矿必须加大安全防控力度，严格监控井下现场环境状况以及煤矿人员安全状态，确保在第一时间发现问题并且解决问题。煤矿还需要定期培训机械操作人员，保证工作人员操作规范，提高工作人员的综合素质及能力，使煤矿的安全防控系统更加完善。

4结束语

智能化开采技术的应用，给中国煤炭行业的发展带来了巨大的帮助，不仅提升了煤矿生产效率，也给企业带来了可观的经济收益。简要探讨了中国煤矿智能化开采技术的现状及发展趋势。希望煤炭行业人员能够积极地将智能化开采技术与工作实际相结合，积极制定科学管理制度，推动中国煤炭行业的良好发展。

参考文献：

［1］范京道，闫振国，李川.基于5G技术的煤矿智能化开采关键技术探索［J］.煤炭科学技术，2020，48(7)：92-97.

［2］王国法，范京道，徐亚军，等.煤炭智能化开采关键技术创新进展与展望［J］.工矿自动化，2018，44(2)：5-12.

［3］张立新，魏强.煤矿智能化开采技术研究现状及展望［J］.中国矿山工程，2021，50(3)：68-70.

［4］王国法，任怀伟，赵国瑞，等.煤矿智能化十大“痛点”解析及对策［J］.工矿自动化，2021，47(6)：1-11.

［5］王际欣，张元峰.智能化开采技术在巴彦高勒煤矿的应用现状及发展趋势展望［J］.自动化应用，2020(2)：96-99.

［6］唐恩贤，张玉良，马骋.煤矿智能化开采技术研究现状及展望［J］.煤炭科学技术，2019，47(10)：111-115.

［7］曹哲哲.综采工作面智能化开采技术研究［J］.陕西煤炭，2021，40(2)：48-51.

［8］何磊.安全高效智能化煤炭开采技术现状与展望［J］.现代工业经济和信息化，2020，10(8)：16-17.

作者:赵胜利 单位:山西兰花集团东峰煤矿有限公司