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：在我國快速發(fā)展過程中，對于能源的需求在不斷加大，煤炭是我國經(jīng)濟發(fā)展的一個重要資源，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)重點研究的對象，智慧煤礦與智能化開采技術(shù)就是其中研究的重點。因此，該文針對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，希望對其行業(yè)的發(fā)展以及經(jīng)濟效益的提升，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、引言煤炭是我國的主體能源，也是最經(jīng)濟和可以清潔高效利用的能源。我國煤炭以井工開采為主，經(jīng)過多年發(fā)展，我國煤炭綜采技術(shù)裝備已從依賴進口到全部國產(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)基于一套標準體系、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、形成一個大數(shù)據(jù)應(yīng)用中心、開發(fā)一個業(yè)務(wù)云服務(wù)平臺，面向不同業(yè)務(wù)部門實現(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)地下精準定位導(dǎo)航系統(tǒng);(2)隨掘隨采精準探測地質(zhì)信息系統(tǒng);(3)智能快速掘進和采準系統(tǒng)，礦井通風(fēng)、供排水、主副運智能系統(tǒng);(4)工作面智能開采系統(tǒng);(5)危險源智能預(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)動為智慧煤礦實現(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、智能決策和自動控制是智能化開采的三要素。智能開采區(qū)別于一般自動化開采的顯著特點是設(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，實現(xiàn)真正意義上的智能化開采，實現(xiàn)有限條件下的無人開采目標。三、技術(shù)發(fā)展3.1無線網(wǎng)傳輸技術(shù)對于煤礦開采工作實施的過程中需要保證采煤機的智能化技術(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)備機械的合理調(diào)節(jié)使用。因此，在制定無線網(wǎng)設(shè)置的時候，結(jié)合采煤機裝置的具體使用要求，對采煤機設(shè)備應(yīng)用中的各種參數(shù)數(shù)據(jù)的完整性進行分析，提高數(shù)據(jù)的準確性與安全性。所以，需要提高對無線交換機裝置特點的重視。特別是對無線交換機配套設(shè)備等相關(guān)資源系統(tǒng)的設(shè)置與分析，保證采煤機裝置控制器的科學(xué)設(shè)計，充分的通過對無線網(wǎng)傳輸技術(shù)創(chuàng)新，強化煤礦開采過程中的

5、監(jiān)督與管理。促進遠程監(jiān)控技術(shù)的設(shè)計與實施可以確保無線網(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)用智能探測技術(shù)在煤礦開采過程當(dāng)中的智能探測技術(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的脈沖來進行信號的發(fā)送和接收，工作信號在接觸到煤巖層的過程當(dāng)中信號會減弱，而且會反射回發(fā)射區(qū)域。通過這一方式就能夠?qū)⒚簩雍蛶r層進行區(qū)分。在判斷的過程當(dāng)中，通過反射波的波長和頻率來判斷煤層和巖層的分界面，但是反射波的波長和頻率會受到發(fā)射波的影響，也會受到煤層厚度的影響。（2）煤矸放落自動識別技術(shù)。煤矸放落自動識別技術(shù)能夠?qū)γ簩拥V物質(zhì)的成分進行分析，但是該技術(shù)在實際操作過程當(dāng)中一直存在著技術(shù)

6、方面的難題。該技術(shù)實際上是利用飛秒脈沖產(chǎn)生的電場來對礦層的物質(zhì)結(jié)構(gòu)進行分析和鑒定，在實際的應(yīng)用過程當(dāng)中，由于技術(shù)難度較大，因此很難進行操作。（3）超前探測技術(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，也不用事先對物質(zhì)的成分進行分析，使用范圍也較廣，在多種條件下都能夠進行使用。3.3 實施倉儲擴容工程，提高生產(chǎn)緩沖能力通過對井下倉儲系統(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儲能力超過全天的生產(chǎn)能力，井上下儲煤量能夠滿足至少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、集休不停銷”創(chuàng)造了條件，為進一步推進智能化礦井高效生產(chǎn)奠定了系統(tǒng)基礎(chǔ)

7、。3.4 采煤機的故障感知技術(shù)進行煤炭開采的時候，由于井下的環(huán)境非常的復(fù)雜并且惡劣。因此采取超負荷運行就會使采煤機工作受到影響，從而出現(xiàn)各種的故障問題。在以前的煤炭開采過程中對于采煤機設(shè)備的診斷主要依靠的是工作人員的現(xiàn)場檢測以及豐富的經(jīng)驗進行分析，從而導(dǎo)致出現(xiàn)嚴重的落后。這些故障的診斷與分析就需要采取感知技術(shù)，該技術(shù)就是在采煤機上安置傳感器，在傳感器發(fā)生故障之后，經(jīng)過嚴謹?shù)氖占c數(shù)據(jù)整理分析。通過設(shè)備標準數(shù)據(jù)的對比分析，從而找到具體問題的所在位置與實際情況，然后采取針對性的處理措施。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際的煤礦開采過程當(dāng)中相關(guān)設(shè)備能夠?qū)﹂_采路線進行明確的定位和測量，設(shè)備也能夠嚴格按照路線機型煤礦的開采。但是在實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)境也阻擋了信號的傳遞，因此實現(xiàn)準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，對于一些復(fù)雜磁場環(huán)境下的煤礦無法進行精確的導(dǎo)航。核心芯片的技術(shù)不夠高，對于局部的定位不夠準確。在井下還只能使用4G的無線通信技術(shù)，

9、5G的高速無線通信技術(shù)還未被突破。目前在礦井下的定位系統(tǒng)還不夠精準。并且在井下的導(dǎo)航還無法對障礙進行躲避。在進行煤礦挖掘過程當(dāng)中，掘進機還無法進行精確的制導(dǎo)。在該技術(shù)當(dāng)中輔助無人駕駛系統(tǒng)還未進行開發(fā)。這也需要研究人員針對這些問題進行深入的分析研究，早日找到技術(shù)突破點，促進該技術(shù)的發(fā)展。結(jié)束語：作為煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和技術(shù)革命的戰(zhàn)略目標，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)升級發(fā)展的強大推動力。然而，建設(shè)智慧煤礦不是簡單技術(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是形成煤礦完整智慧系統(tǒng)，全面智能運行，科學(xué)綠色開發(fā)的全產(chǎn)業(yè)鏈運行新模