煤礦智能化開(kāi)采研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)

劉保軍

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭行業(yè)的發(fā)展速度也得到了進(jìn)一步提高，但目前煤炭開(kāi)采過(guò)程中還存在許多突出問(wèn)題，一定程度上影響和制約了煤炭行業(yè)的發(fā)展。在人們的生活與工業(yè)的生產(chǎn)中煤炭是極其重要的戰(zhàn)略資源，當(dāng)前我國(guó)生產(chǎn)能力與經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提高，對(duì)于能源的使用需求逐漸的加強(qiáng)，人們對(duì)于煤炭的需求量也不斷的提高，且煤炭的應(yīng)用發(fā)生了多樣化。因此，該文針對(duì)智慧煤礦與智能化開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展方向，展開(kāi)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)鍵詞：智慧煤礦;智能化開(kāi)采技術(shù);發(fā)展方向;經(jīng)濟(jì)效益

一、智慧煤礦分析

智慧煤礦屬于我國(guó)煤礦發(fā)展的一種新形勢(shì)，也是我國(guó)煤礦行業(yè)朝向健康、穩(wěn)定以綠色、高效發(fā)展為基礎(chǔ)。智慧煤礦主要將各項(xiàng)技術(shù)融合在其中，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、完善的全面感知體系，形成一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸通道、數(shù)據(jù)應(yīng)用中心等方面的服務(wù)平臺(tái)。下面就對(duì)具體的內(nèi)容展開(kāi)了分析和闡述。（1）智慧煤礦主要是將先進(jìn)的技術(shù)融合在一起，如物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)等方面，這樣可以將煤礦開(kāi)采變化更加智能化和自動(dòng)化，使煤礦開(kāi)采效率得到很大程度上的提升，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的模式，為煤礦生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的提升，給予基礎(chǔ)性的保證。（2）智慧煤礦的發(fā)展，還符合我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求，有效實(shí)現(xiàn)綠色、環(huán)保的工作模式。另外，智慧煤礦根據(jù)開(kāi)采生產(chǎn)的實(shí)際情況，構(gòu)建了各個(gè)服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)，例如：綜合管理平臺(tái)、煤礦井下定位導(dǎo)航平臺(tái)、礦井采掘運(yùn)輸信息管理平臺(tái)、視頻監(jiān)控及三維景象平臺(tái)、危險(xiǎn)感知報(bào)警平臺(tái)、智能化無(wú)人工作系統(tǒng)管理平臺(tái)等，并且各個(gè)系統(tǒng)都是處于相互關(guān)聯(lián)、獨(dú)立運(yùn)行的工作模式。這樣可以為各項(xiàng)工作提供有力支持，同時(shí)也創(chuàng)造更好的便利條件。

二、技術(shù)發(fā)展

1.采煤機(jī)記憶割煤技術(shù)

在采煤機(jī)應(yīng)用的過(guò)程中針對(duì)設(shè)備的記憶割煤技術(shù)會(huì)涉及到多項(xiàng)內(nèi)容，其中主要包含了設(shè)備的定位、記憶割煤的應(yīng)用、安全措施等。其中的采煤機(jī)精準(zhǔn)定位是確保后續(xù)施工的關(guān)鍵與重要前提。在開(kāi)采工作實(shí)施的過(guò)程中要采集回采面端頭的相關(guān)數(shù)據(jù)，建立對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)體系，這一坐標(biāo)體系主要是以采煤機(jī)為原點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安裝位置的準(zhǔn)確定位。首先，需要確定采煤機(jī)的大概位置，然后，通過(guò)傾角傳感裝置對(duì)采煤機(jī)的偏轉(zhuǎn)角與俯仰角相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量與收集。再次，通過(guò)使用慣性導(dǎo)航的推算法，對(duì)設(shè)備的具體位置與擺放的情況進(jìn)行確定。同時(shí)采煤機(jī)的智能系統(tǒng)預(yù)設(shè)程序也不能夠滿足回踩作業(yè)使用。因此就需要對(duì)回采面的正常使用進(jìn)行人工干預(yù)。

2.精準(zhǔn)定位系統(tǒng)技術(shù)

在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，為了確保完全按照生產(chǎn)計(jì)劃展開(kāi)，實(shí)現(xiàn)安全開(kāi)采生產(chǎn)的模式，做好精準(zhǔn)定位工作是非常必要的。煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，由于煤礦開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為復(fù)雜，電磁信號(hào)接收性能相對(duì)較差，因此在這樣的情況下，實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航就會(huì)帶來(lái)較大的難度。那么，在精準(zhǔn)定位系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，主要是在GIS信息定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，將各項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)形式融合在一起，例如：復(fù)雜磁場(chǎng)環(huán)境的導(dǎo)航技術(shù)、局部定位導(dǎo)航芯片技術(shù)、井下高速無(wú)線通信技術(shù)、井下高精度定位技術(shù)以及井下導(dǎo)航避讓技術(shù)等方面，這樣可以使定位系統(tǒng)技術(shù)變得更加精準(zhǔn)，確保各項(xiàng)煤礦開(kāi)采工作順利展開(kāi)，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.地下開(kāi)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(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中，精準(zhǔn)地定位和導(dǎo)航，是保證煤礦順利開(kāi)采正常掘進(jìn)的重要保障。只有通過(guò)地下開(kāi)采定位導(dǎo)航模型才能夠保障在實(shí)際的煤礦開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中相關(guān)設(shè)備能夠?qū)﹂_(kāi)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(kāi)采。但是在實(shí)際的地下煤礦開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中，由于地下環(huán)境的復(fù)雜性，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(kāi)采過(guò)程當(dāng)中，一般是通過(guò)GIS地理信息的系統(tǒng)導(dǎo)航等方式來(lái)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(wèn)題。比如說(shuō)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)，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(guò)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)還未應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)。這更需要研究人員針對(duì)這些問(wèn)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。

4.自動(dòng)糾偏技術(shù)

在智能化的采煤設(shè)備使用的時(shí)候要使用地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)具體的定位處理，在這一時(shí)刻的工作狀態(tài)需要進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，從而通過(guò)自動(dòng)化的糾偏技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化技術(shù)的合理應(yīng)用。在具體的實(shí)施過(guò)程中首先需要建立合理的地理坐標(biāo)體系，并且結(jié)合采煤機(jī)的具體使用建立對(duì)應(yīng)的模型。其次，通過(guò)使用得到對(duì)應(yīng)的界面曲線，從而得到具體的頂板曲線，為糾偏的處理提供合理的參考數(shù)據(jù)。最后，對(duì)于采煤技術(shù)的使用要求實(shí)現(xiàn)循環(huán)坐標(biāo)的變換與更正，最終達(dá)到糾偏的處理效果。

三、發(fā)展的主要趨勢(shì)

智慧煤礦與智能化開(kāi)采技術(shù)在發(fā)展的過(guò)程中，主要是將各項(xiàng)技術(shù)形式融合到其中，逐漸提升其智能化和自動(dòng)化的發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率。下面就對(duì)智慧煤礦與智能化開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展方向，展開(kāi)了分析和闡述。（1）其實(shí)智慧煤礦與智能化開(kāi)采技術(shù)在發(fā)展的過(guò)程中，主要是針對(duì)煤層地質(zhì)條件研制出精準(zhǔn)度相對(duì)較高的探測(cè)技術(shù)、分析開(kāi)采技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)等方面，并且根據(jù)煤礦開(kāi)采的實(shí)際情況，構(gòu)建開(kāi)采方案，確保各項(xiàng)工作可以順利地展開(kāi)。同時(shí)，各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的使用，可以有效降低其成本，同時(shí)也可以降低安全風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)生產(chǎn)危險(xiǎn)點(diǎn)和故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，避免各項(xiàng)異常現(xiàn)象的產(chǎn)生。（2）針對(duì)特殊性和復(fù)雜性較強(qiáng)的生產(chǎn)現(xiàn)象，智慧煤礦與智能化開(kāi)采技術(shù)可以自能化地進(jìn)行識(shí)別，可以有效實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程統(tǒng)調(diào)控的工作模式，并且加強(qiáng)各縣設(shè)備的聯(lián)系性，進(jìn)而保證智慧煤礦與智能化開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用的實(shí)用性。（3）智慧煤礦與智能化開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用，也可以降低煤礦資源的大量消耗，實(shí)現(xiàn)綠色、環(huán)保的工作模式，促使煤礦行業(yè)呈現(xiàn)健康、可持續(xù)性的發(fā)展模式。另外，智慧煤礦與智能化開(kāi)采技術(shù)在發(fā)展的時(shí)候，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況，做出相應(yīng)的調(diào)整，對(duì)其中存在的異常現(xiàn)象及時(shí)進(jìn)行有效地解決，以此降低意外情況的產(chǎn)生，確保實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)模式運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)社會(huì)的生產(chǎn)中煤炭資源的使用非常重要，因此需要確保煤礦開(kāi)采工作的順利實(shí)施。因此在新時(shí)代的發(fā)展下，應(yīng)當(dāng)總結(jié)過(guò)往發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，利用目前的新技術(shù)新科技不斷提高核心技術(shù)水平。并且建立數(shù)字化、地下礦山，在開(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中，將高效開(kāi)發(fā)的技術(shù)和清潔技術(shù)進(jìn)行結(jié)合和創(chuàng)新對(duì)管理部門進(jìn)行改革，運(yùn)用智能化、信息化、數(shù)字化等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的煤炭行業(yè)進(jìn)行改造和創(chuàng)新。其目的就是證明智慧煤礦與智能化開(kāi)采技術(shù)的實(shí)用性，以及應(yīng)用效果，促使其行業(yè)呈現(xiàn)綠色、健康的發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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