智慧煤礦與智能化開采技術(shù)的發(fā)展方向

1、智慧煤礦與智能化開采技術(shù)的發(fā)展方向摘要：在我國(guó)快速發(fā)展過程中，對(duì)于能源的需求在不斷加大，煤炭是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要資源，并且近幾年為了提升煤炭的開采力度，以及煤炭資源使用效率，相關(guān)開采技術(shù)成為行業(yè)重點(diǎn)研究的對(duì)象，智慧煤礦與智能化開采技術(shù)就是其中研究的重點(diǎn)。因此，該文針對(duì)智慧煤礦與智能化開采技術(shù)的發(fā)展方向，展開了分析和闡述，希望對(duì)其行業(yè)的發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)效益的提升，給予一定的幫助。關(guān)鍵字：智慧煤礦、智能化開采技術(shù)、發(fā)展方向一、引言煤炭是我國(guó)的主體能源，也是最經(jīng)濟(jì)和可以清潔高效利用的能源。我國(guó)煤炭以井工開采為主，經(jīng)過多年發(fā)展，我國(guó)煤炭綜采技術(shù)裝備已從依賴進(jìn)口到全部國(guó)產(chǎn)化。近10年來，通過智能化開采技

2、術(shù)與裝備的創(chuàng)新研發(fā)，突破多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在薄和較薄煤層智能化綜采，大采高和超大采高智能化綜采以及特厚煤層綜放開采智能化技術(shù)與裝備方面實(shí)現(xiàn)領(lǐng)跑。二、智慧煤礦技術(shù)架構(gòu)做好智慧煤礦頂層設(shè)計(jì)是保證智慧煤礦建設(shè)沿著正確方向的首要條件。智慧煤礦應(yīng)基于一套標(biāo)準(zhǔn)體系、構(gòu)建一張全面感知網(wǎng)絡(luò)、建設(shè)一條高速數(shù)據(jù)傳輸通道、形成一個(gè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用中心、開發(fā)一個(gè)業(yè)務(wù)云服務(wù)平臺(tái)，面向不同業(yè)務(wù)部門實(shí)現(xiàn)按需服務(wù)。智慧煤礦總體架構(gòu)包括八大智慧系統(tǒng)：(1)地下精準(zhǔn)定位導(dǎo)航系統(tǒng);(2)隨掘隨采精準(zhǔn)探測(cè)地質(zhì)信息系統(tǒng);(3)智能快速掘進(jìn)和采準(zhǔn)系統(tǒng)，礦井通風(fēng)、供排水、主副運(yùn)智能系統(tǒng);(4)工作面智能開采系統(tǒng);(5)危險(xiǎn)源智能預(yù)警與災(zāi)害防控系統(tǒng);

3、(6)礦井全工位設(shè)備設(shè)施健康智能管理系統(tǒng);(7)煤礦地面分選運(yùn)銷與生態(tài)建設(shè)智能系統(tǒng);(8)煤礦物聯(lián)網(wǎng)綜合智能管理系統(tǒng)。智慧煤礦智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)的基本原則是要以網(wǎng)絡(luò)融合安全、信息互聯(lián)互通數(shù)據(jù)共享交換、功能協(xié)同聯(lián)動(dòng)為智慧煤礦實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)全部功能的總原則。在智慧煤礦頂層設(shè)計(jì)和建設(shè)中，遵循“打通信息壁壘”、鏟除“信息煙囪”、消除“信息孤島”、避免“重復(fù)建設(shè)”的技術(shù)方法，要遵循采礦規(guī)律，實(shí)現(xiàn)人工智能與采礦工藝技術(shù)深度融合。智能開采是智慧煤礦的核心，智能感知、智能決策和自動(dòng)控制是智能化開采的三要素。智能開采區(qū)別于一般自動(dòng)化開采的顯著特點(diǎn)是設(shè)備具有自主學(xué)習(xí)和自主決策功能，具備自感知、自控制、自修正的能力。具備

4、這樣能力的智能化綜采系統(tǒng)才能充分的響應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境變化，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能化開采，實(shí)現(xiàn)有限條件下的無(wú)人開采目標(biāo)。三、技術(shù)發(fā)展3.1無(wú)線網(wǎng)傳輸技術(shù)對(duì)于煤礦開采工作實(shí)施的過程中需要保證采煤機(jī)的智能化技術(shù)應(yīng)用，從而提高開采工作的質(zhì)量與效果，注重?zé)o線網(wǎng)傳輸技術(shù)的應(yīng)用符合設(shè)備機(jī)械的合理調(diào)節(jié)使用。因此，在制定無(wú)線網(wǎng)設(shè)置的時(shí)候，結(jié)合采煤機(jī)裝置的具體使用要求，對(duì)采煤機(jī)設(shè)備應(yīng)用中的各種參數(shù)數(shù)據(jù)的完整性進(jìn)行分析，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與安全性。所以，需要提高對(duì)無(wú)線交換機(jī)裝置特點(diǎn)的重視。特別是對(duì)無(wú)線交換機(jī)配套設(shè)備等相關(guān)資源系統(tǒng)的設(shè)置與分析，保證采煤機(jī)裝置控制器的科學(xué)設(shè)計(jì)，充分的通過對(duì)無(wú)線網(wǎng)傳輸技術(shù)創(chuàng)新，強(qiáng)化煤礦開采過程中的

5、監(jiān)督與管理。促進(jìn)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)施可以確保無(wú)線網(wǎng)傳輸技術(shù)的應(yīng)用效果。3.2 在開采的過程當(dāng)中應(yīng)用智能探測(cè)技術(shù)在煤礦開采過程當(dāng)中的智能探測(cè)技術(shù)主要分為3種。（1）煤巖分界技術(shù)。該技術(shù)是利用單天線和多普勒雷達(dá)的脈沖來進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送和接收，工作信號(hào)在接觸到煤巖層的過程當(dāng)中信號(hào)會(huì)減弱，而且會(huì)反射回發(fā)射區(qū)域。通過這一方式就能夠?qū)⒚簩雍蛶r層進(jìn)行區(qū)分。在判斷的過程當(dāng)中，通過反射波的波長(zhǎng)和頻率來判斷煤層和巖層的分界面，但是反射波的波長(zhǎng)和頻率會(huì)受到發(fā)射波的影響，也會(huì)受到煤層厚度的影響。（2）煤矸放落自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。煤矸放落自動(dòng)識(shí)別技術(shù)能夠?qū)γ簩拥V物質(zhì)的成分進(jìn)行分析，但是該技術(shù)在實(shí)際操作過程當(dāng)中一直存在著技術(shù)

6、方面的難題。該技術(shù)實(shí)際上是利用飛秒脈沖產(chǎn)生的電場(chǎng)來對(duì)礦層的物質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和鑒定，在實(shí)際的應(yīng)用過程當(dāng)中，由于技術(shù)難度較大，因此很難進(jìn)行操作。（3）超前探測(cè)技術(shù)。該技術(shù)在使用過程當(dāng)中的精確度較高，能夠得到較為精確的結(jié)果，也不用事先對(duì)物質(zhì)的成分進(jìn)行分析，使用范圍也較廣，在多種條件下都能夠進(jìn)行使用。3.3 實(shí)施倉(cāng)儲(chǔ)擴(kuò)容工程，提高生產(chǎn)緩沖能力通過對(duì)井下倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)再摸排、再分析，以生產(chǎn)緩沖能力滿足周日集休為原則使各礦井下倉(cāng)儲(chǔ)能力超過全天的生產(chǎn)能力，井上下儲(chǔ)煤量能夠滿足至少3天的銷售量，為工作面集中生產(chǎn)、效能發(fā)揮和“減班不減產(chǎn)、停產(chǎn)不停運(yùn)、集休不停銷”創(chuàng)造了條件，為進(jìn)一步推進(jìn)智能化礦井高效生產(chǎn)奠定了系統(tǒng)基礎(chǔ)

7、。3.4 采煤機(jī)的故障感知技術(shù)進(jìn)行煤炭開采的時(shí)候，由于井下的環(huán)境非常的復(fù)雜并且惡劣。因此采取超負(fù)荷運(yùn)行就會(huì)使采煤機(jī)工作受到影響，從而出現(xiàn)各種的故障問題。在以前的煤炭開采過程中對(duì)于采煤機(jī)設(shè)備的診斷主要依靠的是工作人員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)以及豐富的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，從而導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重的落后。這些故障的診斷與分析就需要采取感知技術(shù)，該技術(shù)就是在采煤機(jī)上安置傳感器，在傳感器發(fā)生故障之后，經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖占c數(shù)據(jù)整理分析。通過設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，從而找到具體問題的所在位置與實(shí)際情況，然后采取針對(duì)性的處理措施。3.5 地下開采裝備需要具備精確的定位和導(dǎo)航功能在智能煤礦和智能化開采的過程當(dāng)中，精確地定位和導(dǎo)航，是保證煤礦順

8、利開采正常掘進(jìn)的重要保障。只有通過地下開采定位導(dǎo)航模型才能夠保障在實(shí)際的煤礦開采過程當(dāng)中相關(guān)設(shè)備能夠?qū)﹂_采路線進(jìn)行明確的定位和測(cè)量，設(shè)備也能夠嚴(yán)格按照路線機(jī)型煤礦的開采。但是在實(shí)際的地下煤礦開采過程當(dāng)中，由于地下環(huán)境較為復(fù)雜，而且封閉的地下環(huán)境也阻擋了信號(hào)的傳遞，因此實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位和精確的導(dǎo)航難度較大。在目前的地下煤礦開采過程當(dāng)中，一般是通過GIS地理信息的系統(tǒng)導(dǎo)航等方式來實(shí)現(xiàn)的定位和導(dǎo)航，但是該技術(shù)的應(yīng)用還存在許多問題。比如說該技術(shù)的成本投入較高，而且精度不夠高，對(duì)于一些復(fù)雜磁場(chǎng)環(huán)境下的煤礦無(wú)法進(jìn)行精確的導(dǎo)航。核心芯片的技術(shù)不夠高，對(duì)于局部的定位不夠準(zhǔn)確。在井下還只能使用4G的無(wú)線通信技術(shù)，

9、5G的高速無(wú)線通信技術(shù)還未被突破。目前在礦井下的定位系統(tǒng)還不夠精準(zhǔn)。并且在井下的導(dǎo)航還無(wú)法對(duì)障礙進(jìn)行躲避。在進(jìn)行煤礦挖掘過程當(dāng)中，掘進(jìn)機(jī)還無(wú)法進(jìn)行精確的制導(dǎo)。在該技術(shù)當(dāng)中輔助無(wú)人駕駛系統(tǒng)還未進(jìn)行開發(fā)。這也需要研究人員針對(duì)這些問題進(jìn)行深入的分析研究，早日找到技術(shù)突破點(diǎn)，促進(jìn)該技術(shù)的發(fā)展。結(jié)束語(yǔ)：作為煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和技術(shù)革命的戰(zhàn)略目標(biāo)，智慧煤礦和智能化開采核心技術(shù)的研發(fā)已成為采礦行業(yè)升級(jí)發(fā)展的強(qiáng)大推動(dòng)力。然而，建設(shè)智慧煤礦不是簡(jiǎn)單技術(shù)改造就能建成的，其中包含的系列關(guān)鍵技術(shù)需要進(jìn)行不斷的探索和攻關(guān)，并借助新一代信息技術(shù)帶來的發(fā)展機(jī)遇，借助第4次工業(yè)革命和新技術(shù)發(fā)展的成果，與煤炭開發(fā)技術(shù)深度融合，開創(chuàng)綠色、安全、高效的煤礦發(fā)展新模式。智慧煤礦的總體目標(biāo)是形成煤礦完整智慧系統(tǒng)，全面智能運(yùn)行，科學(xué)綠色開發(fā)的全產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)行新模