采礦技術(shù)的智能化發(fā)展分析

采礦技術(shù)的智能化發(fā)展分析摘要：本文總結(jié)了“十三五”期間取得的重大成就，開發(fā)了一種智能挖掘模型允許無人操作和一人檢查工作面。采用這些技術(shù)使工作面上的礦工數(shù)量現(xiàn)在可以顯著減少。只需要礦工在巷道或地表控制中心監(jiān)測采礦機器，因為智能采礦可以適用于開采中厚或厚煤層。因此，礦工的安全得到了改善。最后，本文討論了未來十年智能采礦的前景和挑戰(zhàn)。關(guān)鍵詞：采礦技術(shù)；液壓驅(qū)動；控制中心介紹以機械化、自動化采礦方法為基礎(chǔ)，將信息化與工業(yè)化相結(jié)合的智能采礦給煤炭行業(yè)帶來了一場革命。智能采礦主要有三個特點:①礦山機械具有自主作業(yè)的智能能力；②實時數(shù)據(jù)的獲取和及時更新，包括地質(zhì)信息、煤巖邊界變化、機器位置和采礦過程等；③機器可根據(jù)工作面的情況自動控制。當決策和機器操作能夠自動進行時，該工作面稱為“智能采礦工作面”[1]。建立智能采礦模型，實現(xiàn)了工作面無人作業(yè)和單人檢查。利用該模型可以從巷道或地表控制中心對開采過程進行監(jiān)測，可以滿足我國煤炭生產(chǎn)的需要，為我國煤炭工業(yè)未來的技術(shù)發(fā)展提供方向。國際智能采礦我國的煤炭開采技術(shù)仍在向這個水平邁進澳大利亞、德國和美國的采礦技術(shù)。因此，工業(yè)研究組織(CSIRO)開發(fā)的長壁自動化指導委員會(LASC)長壁自動化技術(shù)，以及由美國久益全球公司(現(xiàn)小松礦業(yè)公司)開發(fā)的智能采礦服務(wù)中心(IMSC)⑵。LASC主要從事煤礦自動化、智能化開采技術(shù)。應(yīng)用精密光纖陀螺儀和一種導航定位方法，取得了三個主要成果。第一項成就是采煤機三維（3D）位置的固定（偏差小于±10cm）；二是系統(tǒng)的直線調(diào)整（偏差小于±50cm）;第三個是工作面的水平控制系統(tǒng)。這樣就完成了最初的自動控制系統(tǒng)。采礦過程可以從很遠的位置監(jiān)測，比如巷道。這些成果迅速應(yīng)用于煤炭工業(yè)。將鉆孔地質(zhì)信息與開挖信息相結(jié)合，可以描述煤層的狀況;然后通過陀螺儀將采煤機的三維位置固定在煤層上。解決了煤巖邊界的識別難題。2.2IMSC的介紹IMSC提供一份煤的機械工作分析報告按日、周、月、季指導合理安排生產(chǎn)工序和機修時間。位于澳大利亞布里斯班的英美資源公司總部對所有煤礦進行實時監(jiān)控。根據(jù)設(shè)備的工作參數(shù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)，工程師可以隨時調(diào)整生產(chǎn)程序。使用該系統(tǒng)后，生產(chǎn)能力提高了15%，效益顯著[3]國內(nèi)智能采礦技術(shù)在過去10年，中國的智能礦業(yè)開發(fā)了智能采煤技術(shù)，使采煤機依靠記憶功能進行采煤，并隨采煤機自動向前移動支架。軟件是智能采礦系統(tǒng)的關(guān)鍵，因為它允許沿工作面的所有程序被智能控制，包括采煤機切割，推動刮板輸送機，移動支架向前，運輸和除塵。通過智能采礦。3.1智能采礦新模式目前，我國在智能采礦的某些領(lǐng)域的技術(shù)處于全球領(lǐng)先地位。這種先進技術(shù)特別包括控制系統(tǒng)和控制模式、反饋時間和智能功能。3.2智能挖掘技術(shù)通過智能采礦技術(shù)，坐在監(jiān)控中心的礦工可以通過觸摸面板上的按鍵來控制和操作所有的設(shè)備，并可以與其他設(shè)備進行通信，發(fā)出各種命令。采煤機、液壓支架、輸送機、發(fā)電站等都由地面上的遠程監(jiān)控中心進行控制和操作，所有信息（如安全和生產(chǎn)）都被傳送到控制中心。3.2.1智能挖掘過程采煤機自動作業(yè)。采煤機依靠記憶切割軟件對煤壁進行切割。在采煤機的牽引部分安裝位置傳感器，通過該傳感器可以從遙控中心固定采煤機的位置。推動支架和輸送機跟隨采煤機的過程。這里的關(guān)鍵技術(shù)點是支架電液閥與記憶切割過程的協(xié)調(diào)。此外，必須對采煤機、支架和輸送機進行測量，以保持最佳運行條件。所有的機器狀態(tài)都可以通過道路上的遠程控制中心進行監(jiān)控。反饋信息對煤量的控制程序。實時測量刮板輸送機上的煤量。輸送機的速度可根據(jù)輸送機上煤的負荷分布自動改變。3.2.2區(qū)分煤和巖石的技術(shù)目前，每六個支架中就有一個安裝有高清采礦攝像頭，用于遠程監(jiān)控。相機的方向與工作墻平行。每三個支架中就有一個安裝了用于拍攝煤壁圖像的攝像機。圖片通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂破聊?，以便監(jiān)測礦工區(qū)分煤和巖石。3.2.3遠程控制技術(shù)采煤機和支架的所有動作都可以由位于巷道遙控中心的計算機來指揮。當計算機將記憶切割模型指令發(fā)送給采煤機時，采煤機可以向前移動，抬起手臂，切割地板，并自動加速或減速。3.2.4連續(xù)切割技術(shù)輸送機沿工作面平放是非常重要的。但由于采煤機采煤底板不穩(wěn)定，采煤機粉塵較多，目視測量工作面的難度較大。用于地表的激光定向和經(jīng)緯儀在地下不能很好地工作。沿工作面采用激光陣列測量，使支架和輸送機保持直線;它限制兩個相鄰支撐之間的偏差小于10cm。問題和前景智能開采面臨的難題是采煤壁采煤過程中地壓變化、應(yīng)力平衡、瓦斯涌出、涌水等問題;這些問題發(fā)生的原因是工作面通常位于地下幾百米。有必要開發(fā)新技術(shù)來解決這些問題。4.4.1地質(zhì)巖層的智能檢測這里的智能檢測是指對煤壁前方未受擾動區(qū)域的檢測。利用掘進巷道的數(shù)據(jù)和探測煤體獲得的信息，可以建立三維工作面模型seam。在模型中可以清楚地看到煤層的起伏、傾斜、斷層、銹蝕部位等狀況，便于控制和運行采煤機。4.1.2決策系統(tǒng)由于地質(zhì)條件不穩(wěn)定，前煤壁狀態(tài)無法預測，智能開采還不能脫離人工智能。因此，在目前，智能采礦不能完全控制，沒有人的協(xié)助。設(shè)備可靠性問題。智能采礦離不開高度可靠的機械化設(shè)備，因此必須在現(xiàn)有設(shè)備上增加感知、決策和控制功能。單個智能設(shè)備應(yīng)集成為一套設(shè)備。不良條件下的可視化問題。由于灰塵的厚度，很難得到清晰的視覺圖像。因此，我們需要開發(fā)高清晰度和低時延的新儀器，為遠程監(jiān)視器提供實時圖像，以便調(diào)整機器。為解決這些問題，從人、機器、環(huán)境和管理過程中獲取的數(shù)據(jù)必須深入集成?；跀?shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建決策系統(tǒng)，實現(xiàn)預測、預檢測、預控制。4.2智能采礦的前景信息技術(shù)，特別是光電子技術(shù)，正在加速智能采礦的發(fā)展。應(yīng)用新技術(shù)對智能采礦進行升級改造勢在必行。4.2.1準備基于智能導航的采礦技術(shù)實時三維地理信息系統(tǒng)智能導航是指運用先進的自動計算機和光電技術(shù)，對工作面的人員和設(shè)備進行導航，實現(xiàn)安全、準確的提取。4.2.2檢測機器人的應(yīng)用遠程控制機器人可以用來安裝采礦機器，通過添加適當?shù)墓?、視覺、聽覺和振動傳感能力，協(xié)助智能采礦管理和維護。這是對智能采礦的補充，并允許機器人在工作面上做危險的工作，而不是讓人類去做。為了在工作面的智能采礦中有效地利用機器人，仍然需要發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)。5結(jié)論通過研究和實踐智能采礦，中國采煤技術(shù)取得了突破。但是還有一些技術(shù)問題亟待解決。我們的結(jié)論如下。將礦工從危險工作面轉(zhuǎn)移到安全巷道是煤礦安全的重要進展。智能開采是煤炭生產(chǎn)的一場革命，具有投資與效益高、節(jié)能、安全、人更少，效率更高。通過對智能礦山裝備的研究，大大提升了我國機電制造業(yè)和智能控制技術(shù)水平。參考文獻1.馮夏庭，刁心宏，王泳嘉.21世紀的米礦-智能米礦[C]//全