煤矿智能化开采技术的创新应用

煤矿智能化开采技术的创新应用

付振坤

南京业恒达智能系统股份有限公司 江苏南京 220000

摘要：近年来随着我国在煤矿开采的高端技术及装备领域的政策扶持，资金支持，煤矿开采的智能化技术不断取得突破，机械化、自动化程度得到大幅度的提升，安全系数大幅提高，许多重点煤矿企业实现了亿吨无死亡。通过分析煤炭在我国的能源结构之中的地位及当前煤矿开采中过程复杂、系统庞大、环境恶劣等特点，通过对现阶段的研究，提出煤矿开采智能化概念并从关键技术及实践应用这两个方面分析一些智能化技术的实现以及智能化技术在煤矿开采中的应用现状，并展望可能发展的路径和方向。

关键词：智能化开采；煤炭开采现状；展望

1煤矿智能化开采的重要性

1.1在世界上煤炭资源仍旧占据着非常重要的地位

随着社会经济的不断发展和进步，目前世界能源结构正在朝着新能源的方向发展，但是化石能源在整体能源结构当中还站着非常大的比重，仍在能源框架当中占据着主体的地位，发挥着非常重要的作用。就比如说在16年的全国能源使用情况的调查中，能够明显的发现传统的化石能源仍旧占据能源结构的85.5%。另外对我国的能源使用情况进行调查和显示也能够发现，我国化石能源一直保持在能源结构的60%以上。有关专家也对我国能源消费情况进行了预测，明确了在未来20年左右化石能源的消耗地位是无法进行改变的。

1.2在化石能源开采过程当中面临着非常多的难题，存在着巨大的挑战

在我国化石能源开采过程当中，大多煤矿还是按照矿井开采为主要的开采方式来进行煤矿的开采工作，但是许多煤矿内部的构造十分复杂，不仅包括煤矿，还存在着许多地下水，瓦斯，煤尘，顶板等自然灾害问题，这些问题不仅影响着能源的开采工作，而且这些问题的存在对于人员在进行煤矿开采工作来说也产生了巨大的安全威胁。随着社会经济的不断发展，煤矿安全问题以及煤矿事故受到越来越多人的关心和重视，这也对煤矿开采工作提出了更高的要求，许多煤矿也因此对生产技术和开采方式进行了提升和变革，以此来减少煤矿开采过程当中事故的发生，提高煤矿开采的安全性。

2智慧煤矿和智能化开采的关键核心技术

2.1地下开采装备需要具备精确的定位和导航功能

在智能煤矿和智能化开采的过程当中，精确地定位和导航，是保证煤矿顺利开采正常掘进的重要保障。只有通过地下开采定位导航模型才能够保障在实际的煤矿开采过程当中相关设备能够对开采路线进行明确的定位和测量，设备也能够严格按照路线机型煤矿的开采。但是在实际的地下煤矿开采过程当中，由于地下环境较为复杂，而且封闭的地下环境也阻挡了信号的传递，因此实现准确的定位和精确的导航难度较大。在目前的地下煤矿开采过程当中，一般是通过GIS地理信息的系统导航等方式来实现的定位和导航，但是该技术的应用还存在许多问题。比如说该技术的成本投入较高，而且精度不够高，对于一些复杂磁场环境下的煤矿无法进行精确的导航。核心芯片的技术不够高，对于局部的定位不够准确。在井下还只能使用4G的无线通信技术，5G的高速无线通信技术还未被突破。目前在矿井下的定位系统还不够精准。并且在井下的导航还无法对障碍进行躲避。在进行煤矿挖掘过程当中，掘进机还无法进行精确的制导。在该技术当中辅助无人驾驶系统还未进行开发。这也需要研究人员针对这些问题进行深入的分析研究，早日找到技术突破点，促进该技术的发展。

2.2在开采的过程当中应用智能探测技术

在煤矿开采过程当中的智能探测技术主要分为3种。（1）煤岩分界技术。该技术是利用单天线和多普勒雷达的脉冲来进行信号的发送和接收，工作信号在接触到煤岩层的过程当中信号会减弱，而且会反射回发射区域。通过这一方式就能够将煤层和岩层进行区分。在判断的过程当中，通过反射波的波长和频率来判断煤层和岩层的分界面，但是反射波的波长和频率会受到发射波的影响，也会受到煤层厚度的影响。（2）煤矸放落自动识别技术。煤矸放落自动识别技术能够对煤层矿物质的成分进行分析，但是该技术在实际操作过程当中一直存在着技术方面的难题。该技术实际上是利用飞秒脉冲产生的电场来对矿层的物质结构进行分析和鉴定，在实际的应用过程当中，由于技术难度较大，因此很难进行操作。（3）超前探测技术。该技术在使用过程当中的精确度较高，能够得到较为精确的结果，也不用事先对物质的成分进行分析，使用范围也较广，在多种条件下都能够进行使用。

2.3在进行开采工作时，设备故障自动化处理过程中存在的问题

在煤炭进行自动化智能开采的过程当中，保障设备能够连续自动的进行开采，设备能够可靠的进行运转是自动化智能开采的核心内容。然而在实际的开采过程当中难免会出现设备的故障，在设备发生故障时，能够发现设备故障的原因，及时的进行自动化处理，保持设备正常稳定运行是自动化开采过程当中技术上的难题。在以往的自动化智能开采过程当中，一般是针对某一设备的某一故障问题进行有针对性的研究，然后设计相关的技术来解决这一问题，但是对工作面可能出现的问题以及自动化处理没有进行过深入的分析和研究。这种情况也严重影响了设备故障自动化处理的发展，也限制了智能化煤矿开采的进步。

3煤矿综采工作面智能化技术发展展望

3.1多传感器融合技术的应用

传感器技术主要在测量工作方面应用，尽管目前现有的测量技术可以达到人们开采的要求，但是对煤矿综采工作面智能化开采的测量还需要进行进一步研究，需要收集大量数据，建立起技术模型，提高智能化无人化系统的运行。

3.2完善智能化开采的软件技术

不是将所有的简单子系统进行叠加就可以实现智能化开采系统，需要我们做的是增加每个子系统之间的配合度，使各个子系统之间可以相互融合，让每个子系统之间可以进行信息共享，而在实际研发过程中，会存在很多意外情况的发生以及不确定因素的发生，这就要求我们不断完善智能化开采系统，提高其各个子系统的稳定性。

3.3建立和完善煤矿行业总网络系统

在实现煤矿综采工作面智能化开展的前提下，首先要建立起一个总的网络系统，智能化工作的开展离不开网络系统的支持，在对设备的控制能力以及设备传输能力进行分析过程中都离不开网络系统的支持，所以建立和完善煤矿行业总网络系统是实现煤矿综采工作面智能化开展的重要条件之一。结语智能化开采技术是一项综合性技术，不仅包括煤矿本身的技术外，还涵盖了外学科和跨专业方面的知识，是一项综合性前沿技术，将是我国未来煤炭行业重点发展方向，也是一项推动煤矿综采技术的发展、转型升级的一项重要举措，随着人们对安全性认识的提高，也是解决煤矿面临安全、效率和人员成本的一项重要途径。

参考文献

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2. 王金，等．综采工作面智能化技术与装备的发展[J].煤炭学报，2014，08.

[3]谢和平，王金华，王国法，等．煤炭革命新理念与煤炭科技发展构想[J].煤炭学报，2018，43（5）：1187–1197.