淺談智慧煤礦與智能化開采技術的發展方向

摘 要：隨著我國科學技術的發展，智慧煤炭在我國也得到了較為普遍的使用，對于智慧煤炭的提出為我國煤炭產業的發展做出了巨大的貢獻，對于智慧煤炭的相關構建需要按照不同的業務需求，在固定的標準制度下完善網絡感知和相關的數據傳遞，最主要的目的是為了實現生產環境當中信息的融合和智能化，全面完善和提高煤炭的開采速度和穩定性，在我國經濟的發展過程中，煤炭是一種不可或缺的資源，近段時間以來，隨著煤炭開采工作的不斷加強，為了實現煤炭資源使用效率的進一步提高，我們需要將主要精力放在開采技術上來，其中最核心的內容是智慧煤礦及智慧開采技術。所以，本文主要分析的是智慧煤礦和智能化開采技術在未來的發展前景，以期能促進該行業的健康發展，同時對于提高經濟效益水平也會產生積極影響。

關鍵詞：智慧煤礦;智能化開采技術;發展方向;探討與論述

引言：煤炭是生產生活，工業生產的重要能源，煤礦產量的多少也會直接影響我國廣大人民群眾的日常生活，針對這樣的現狀，對于煤礦的開采研究和升級從未間斷，取得了大量的技術成果，特別是近年來，智能化技術快速發展，設備體系不斷更新，將現代信息技術在煤礦的開采工作當中，從而最終實現智能化的煤礦開采，為智慧煤礦的建設牢固的基礎。在運用智慧煤礦、智能化開采技術后，煤礦的開采效率將有顯著提高，同時在開采過程中遇到的困難也能夠迎刃而解。事實上，智慧煤礦及智慧化開采技術就是融合了各種先進技術的一個綜合體，使生產模式更加高效、可靠且智能，在我國煤礦行業的發展中占據重要地位。除此之外，智慧煤礦和智能化開采技術在發展期間，還能有效控制煤礦生產的各個階段，對其中潛在的故障進行精準識別，并給出合理的解決方案，以此來把生產故障的出現率控制下來，節省煤礦資源，促進經濟效益的提升，為生產階段保駕護航。

智慧煤礦分析

智慧煤礦是我國煤礦發展的必然趨勢，是實現煤礦行業穩定與健康發展的前提條件。智慧煤礦中融合了各種先進技術，在感知體系上已經十分成熟，其服務平臺具有數據應用中心和數據傳輸通道等豐富的功能。以下我們就來論述一些相關的內容：

智慧煤礦融合了各種先進技術，其中包括人工智能、物聯網和大數據技術等，以此來提高煤礦開采的自動化、智能化程度，極大改善了煤礦的開采效率，確保生產模式是穩定且可靠的，從而增加煤礦生產的經濟收入。

發展智慧煤礦是我國目前對環境保護的一種必要措施，可以讓現有工作模式表現出環保和綠色等特點。不僅如此，它還結合開采生產的當下現狀，建立起了智能化無人工作系統管理平臺、綜合管理平臺以及三維景象平臺等若干個平臺系統，并且彼此之間是連接在一起的，可以互相促進和影響。在進行相關工作的過程中，就會比以往更加方便。

（3）智慧煤礦技術架構

對于智慧煤礦技術架構是保證智慧煤礦建設的根本條件，智慧煤礦架構設計主要以融合網絡信息安全，信息互通，數據共享，功能協調等作為設計的方案和原則，根據不同部門的需求，開發業務員服務臺，從而實現全面性的網絡感知和數據的實施共享，最后進行大數據的分析和應用。對于煤礦的架構主要分為以下幾個系統，地下精確定位系統，信息開采系統，挖掘進度系統，危險預警系統，設備管理系統，煤礦物聯網綜合管理系統[1]。

對于智能化的開采煤礦包含了智能化感知，智能化決策和相關的控制模塊，對于煤礦開采過程當中出現的復雜化和多變化，在對于產品開采作業具有較大的困難，對于智能化的技術使用在煤礦的開采過程當中，可以有效的實現自動化的決策和自動化的控制，并且具備了控制，修正等一系列的功能，從而實現煤礦開采的多樣性適應，真正構建煤礦開采的智能化和規模化。

智慧煤礦與智能化開采關鍵技術的分析

1.在井下使用通信、導航與定位等先進技術

井下定位是否精準，會對控制工作產生很大影響，利用5G通信技術進行決策性控制，可以讓通信過程更加可靠、準確。要想獲取到井下的三維環境，離不開5G通信、導航和精準定位等技術的支持。在三維模式下，實時建圖、研究、縱觀井下三維模型自動技術，讓設備定位的準確度進一步提高，在遇到井下轉角或狹長過多等困難的時候，運用導航與通信技術就能直接解決。

2.物聯網云計算技術

從分布式計算技術的層面入手，將綜采工作面的大數據云計算框架順利構建起來。研發出針對專家分析決策，支持多種數據類型的數據分析引擎，包括擴展接口和標準算法庫在內，從而讓大數據的云計算與數據的對外交互都能夠付諸實踐。對于礦井的作業和設備的感知這些是保證系統實現自主決策和相關控制的主要條件，對于現階段的煤礦監控系統來說，因為不同的廠家自身的產品質量和標準不同，對于數據的接口以及平臺存在較大的差異，并且層次數據的融合難度不斷增加，不能構建一個完善的數據分析模型，不能對于生產作業進行指導分析，物聯網技術的開發，最主要的目的是為了打破數據的壁壘，實現設備和環境的融合，對于物聯網技術的開發需要從兩個角度分析，首先需要建立空間以及準確的定位，提供相應的算法和設備的互聯，準確的定位功能包含了人員設備速度的定位計算，避免事故的出現。

3.精準定位和導航地下開采設備的技術

為了保證煤礦開采工作的順利完成，讓設備能夠保質保量的向前推進，就需要提前對開采設備的運行路徑和空間位置實施準確測量、定位。在實際工作中，因井下空間過于復雜且封閉，外加上強烈的電磁干擾，如果沒有衛星導航進行指引的話，對設備的精準導航、定位基本是不可能實現的。煤礦地質信息的精準度直接決定了智能化開發的條件，在實際的煤礦開采過程當中，煤礦地質信息會隨著開采作業的變化而變化，在智能化的煤礦開采階段當中需要對于地址的信息具有一個深入的了解，根據地理信息的結果，從而分析之后決定下一步的智能化操作。對于現階段的2.3D的地質信息檢測系統，已經可以實現多個部門的快速，準確共享，對于開采的關鍵主要是對于裝備的研發以及對于數據的采集處理，最終實現測量，生產一體化的模式和信息[2]。

4.數據處理和無人開采技術

對于礦山的生產系統規模非常龐大，復雜程度較高，在生產的過程當中會出現大量的數據，需要進行分析，因為目前的技術較為缺乏，不能得到有效的數據，不能分析出開采過程和階段當中存在的數據關聯的具體規律，最終無法應用到智能化的開采和控制工作當中，當下因為智能化無人開采技術的完善，我國信息產業快速發展，并且智能定位系統，以及導航技術越發完善，在地質，環境，安全的要求不斷加強的今天，智能化的無人開采技術將會是未來發展的主要模式。

5.掘支平行快速化工作

在煤礦開次的掘進過程當中，挖掘和支撐的問題一直沒有得到良好的解決，科學的促進礦井支護工作，讓其向著機械化，快速化的模式發展，可以有效的解決掘進工作當中存在的問題，最終達到科學，快速的處理，但是想要處理好這些問題我們就需要突破兩個核心，首先是建立掘進臨時支護作業工藝情況，其次是進行一次性工藝作業，不單單需要開發柔性的臨時支護體系，也需要建設永久性的支護滯后設置的條件，開發全新的一次性錨桿，和相應的自動鉆裝體系，完善統一的掘進支護生產，達到掘支平行的工作需求。

發展的主要方向

對于智慧煤礦和智能化開采在實際的發展過程當中，最根本的目的是為了讓多個技術的模式進行融合，全面提高開采技術的自動化和智能化，最終帶來良好的經濟收益，本章節就主要對于智慧煤礦和智能化開采未來的發展模式和方向進行討論。

1.其實，在智能煤礦與智能化開采技術的發展方面，針對煤層地質條件研發出了精度較高的探測、監測及分析技術。結合煤礦開采的實際情況，設計出有效的開采計劃，為各項工作的穩定開展創造條件。與此同時，先進技術的運用可以將成本控制下來，提前對生產故障點、危險點進行定位，防止出現一系列的意外情況。

2.考慮到生產現象的復雜性、特殊性過于突出，可以對智能開采、自動識別智能煤礦技術進行使用，實現遠程統一控制的工作模式，提高各設備之間連接的緊密度，這樣智能煤礦及智能開采技術的應用才會發揮出最大作用。

3.智慧煤礦及智慧化開采技術的運用，可以避免煤礦資源消耗過多，讓現有工作模式更加環保、綠色，并為煤礦行業實現穩定、可持續發展等目標創造有利條件。

4.在煤礦機械進行煤礦開采工作的時候為了提高煤礦的開采速度，為了全面的提高煤礦的產量會大量的使用多種煤礦機械設備運用在煤礦開采工作當中，但是這些煤礦機械設備工作的環境較為惡劣，工作環境噪音大，粉塵多，而且濕度較大在這樣的工作環境當中長期高負荷的工作，煤礦機械容易出現故障。智能化系統一切都是依靠系統完成開采，對于設備的安全性和穩定性的要求較高，因此自我診斷，自我修復是未來煤礦智能化開采的重點。因為我國煤礦機械的工作環境較為惡劣，而且長期高負荷運作，很容易出現設備故障。我國對于煤礦機械故障的主要檢測方法是通過對于機械震動情況判斷機械的實際使用情況，以及故障情況。一般來說機械在常規的工況下運行，其振幅是在一個固定范圍內的，如果突然出現振幅大提高提前或者異常現象，那么就證明煤礦機械出現的問題，可以利用這一現象不斷縮減檢測范圍找出故障點，進行相關的維修和檢測[3]。

智慧煤礦與智能化開采發展的策略

實施智慧煤礦和智能化開采已經成為了我國煤礦工業未來發展的必然結果和趨勢，對于智慧煤礦和智能化開采的主體在于信息技術和智能技術的發展，當下核心技術已經較為完善，快速推動了煤礦開采產業的發展，智慧煤礦發展的根本目標是為了構建一個完善全面的系統，讓開采的過程實施智能化的運行，最終實現科學綠色開展的最終目標。對于智能化開采發展的目標根本上是利用現代化的信息技術結合煤礦開采技術，最終實現煤礦開采的智能化和自動化，最終達到開采的無人化，構建綠色，安全，高效的煤礦發展新產業。為了使我國煤礦資源、產能布局變得更加完善，應當基于煤炭資源開發的產業政策，對以往的產能裝備、開采方式等進行革新。與此同時，智慧煤礦與智能化開采方案也要保持高度統一，落實好系統云端服務的維護工作，智能化、專業化開采班組，不僅要進一步加強市場服務，對于煤礦人才與管理運行水平失衡的現象也要抓緊解決和處理。在加快建立智慧煤礦與開采技術標準、運轉管理規范的過程中，將對應的安全章程系統構建起來，才能使真正意義上的無人化和智能化開采付諸實踐，加快設備的更新換代速度，并促進智能化無人開采技術水平的提高[4]。

結語

近年來，我國經濟飛速發展離不開礦產資源的開采。隨著我國經濟的快速發展，對礦產資源的需求量也越來越大，我國正處于科學技術水平飛速發展階段，各種機械、設備升級更新，自動化、智能化飛速發展，地下礦山采礦方法也在不斷改進與更新迭代，地下礦山作為礦物資源重要來源地，通過我們不斷開拓探索、創新思維方式，優化改進地下礦山采礦工藝，必定可以確保地下礦山開采的安全與高效。現階段，煤礦依然是世界上性價比最高的一種化石能源。在未來的某個時間段內，世界能源結構中占比較大的是煤炭資源，但能源主題國家類型多樣，為了保證產業轉型的順利完成，控制煤炭的生產量，使造成的環境負效應不斷降低，如今世界各國在煤炭發展問題上，必然會借助現代化技術的優勢，實現健康、綠色且高效的利用煤炭資源。

參考文獻

[1]智慧醫院信息系統技術架構設計[J]. 倪紅波.電子技術與軟件工程.2021（08）

[2]簡單巨系統研究及其系統動力學分析[J]. 古達文，呂昱，鄭丹玲.重慶郵電學院學報（自然科學版）.2005（05）

[3]堆積型鋁土礦剝離-采礦-復墾一體化技術架構[J]. 王太海，陳建宏.礦冶工程.2016（05）

[4]智慧礦山邊緣云協同計算技術架構與基礎保障關鍵技術探討[J]. 姜德義，魏立科，王翀，范金洋，任奕瑋.煤炭學報.2020（01）

作者簡介：趙凱，1987年6月，男，陜西省西安市，漢，本科，助理工程師，煤礦機電管理，智慧礦山管理室，陜西小保當礦業有限公司