煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

張立新,魏 強(qiáng)(伊金霍洛旗昊達(dá)煤炭有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯017205)

1 前言

煤礦智能化開(kāi)采現(xiàn)狀及發(fā)展,從當(dāng)前開(kāi)采工藝以及整個(gè)開(kāi)采過(guò)程分析,我國(guó)的煤礦開(kāi)采技術(shù)正向著智能化方向持續(xù)、穩(wěn)步的發(fā)展。開(kāi)采過(guò)程中可將機(jī)械設(shè)備與智能化信息計(jì)算技術(shù),以及傳統(tǒng)的開(kāi)采工藝相結(jié)合,在確保生產(chǎn)安全的前提下,逐步降低生產(chǎn)成本,更好的改善開(kāi)采環(huán)境,實(shí)現(xiàn)提高開(kāi)采效率的目的。伴隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,相信在采礦中必然會(huì)有更大的改進(jìn),最終建立工業(yè)發(fā)展與自然環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)的生態(tài)保護(hù)機(jī)制。在未來(lái),我國(guó)的采礦業(yè)會(huì)向著高端智能、自動(dòng)化程度高的方向發(fā)展。

2 智能化技術(shù)在煤礦發(fā)展中的應(yīng)用價(jià)值

智能化技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)50 年代,我國(guó)的智能化技術(shù)發(fā)展起步較晚,和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比,還有較大的發(fā)展空間。通過(guò)實(shí)際資料分析發(fā)現(xiàn)智能化技術(shù)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)人類(lèi)大腦的一些工作進(jìn)行模仿,自主化的對(duì)信息進(jìn)行判斷和篩分,自行作出決定。如何在煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中縮短與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的差距是當(dāng)前工作人員需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題,通過(guò)相關(guān)資料分析發(fā)現(xiàn),智能技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都取得了關(guān)鍵性的應(yīng)用,比如說(shuō)生物科技領(lǐng)域、電子信息領(lǐng)域和電子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,智能技術(shù)的快速發(fā)展也表明我國(guó)的技術(shù)水平逐步提升。然而,如何進(jìn)一步的對(duì)智能技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用,逐步成為人們重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。智能化的發(fā)展在現(xiàn)階段依然有一定的局限性,科學(xué)人員需要重視加強(qiáng)創(chuàng)新研究理論分析,為我國(guó)的科研發(fā)展提供助力。

煤礦是當(dāng)前世界上較為常用的一種主要能源物質(zhì),在開(kāi)采過(guò)程中,各種問(wèn)題的產(chǎn)生導(dǎo)致煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到了一定的阻礙和影響,我國(guó)經(jīng)濟(jì)逐步發(fā)展也帶動(dòng)了科技水平的發(fā)展。智能化技術(shù)的出現(xiàn)轉(zhuǎn)變了人們的生活,也為煤礦資源的開(kāi)采提供了新方向。合理的對(duì)智能化開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用,可以讓煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)度提升,是當(dāng)前我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

3 現(xiàn)代智能化開(kāi)采技術(shù)

為了讓現(xiàn)代化煤礦的智能開(kāi)采水平提升,對(duì)高效智能開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用是非常關(guān)鍵的。我國(guó)當(dāng)前的現(xiàn)代智能化開(kāi)采技術(shù)有以下2 種。

3.1 視頻監(jiān)控技術(shù)

我國(guó)煤礦井下開(kāi)采具有一定的危險(xiǎn)性,從井下監(jiān)控技術(shù)的角度出發(fā)需要重視加強(qiáng)安全保障,提高資源回收率。在進(jìn)行煤礦視頻監(jiān)視技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中,需要與指揮中心相連接獲得高清的圖像效果,確保操作人員通過(guò)顯示屏就可以對(duì)礦井的實(shí)際情況進(jìn)行了解,在提升安全的條件下進(jìn)一步分析生產(chǎn)問(wèn)題,在視頻操作技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中可以對(duì)井下作業(yè)人員進(jìn)行引導(dǎo),利用傳感器智能化地跟蹤設(shè)備的位置,通過(guò)攝像頭采集畫(huà)面,了解當(dāng)前運(yùn)行的情況,有針對(duì)性的進(jìn)行特異性的開(kāi)采,以提升開(kāi)采的安全性和質(zhì)量。圖1所示為礦用智能化視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

圖1 礦用智能化視頻監(jiān)控系統(tǒng)

3.2 智能記憶截取技術(shù)

智能記憶截取技術(shù)是有機(jī)的將人工操作和學(xué)習(xí)系統(tǒng)結(jié)合,通過(guò)采煤機(jī)示范刀來(lái)進(jìn)行自動(dòng)化割煤,并且循環(huán)應(yīng)用。在采煤機(jī)控制過(guò)程中,通過(guò)位移或者采高編碼器完成自動(dòng)定位工作,以便讓采煤機(jī)的位置精確性提升。另外還需要重視以位置傳感器相結(jié)合進(jìn)行自動(dòng)定位,進(jìn)一步提升開(kāi)采效率[1]。

3.3 人工遠(yuǎn)程干涉技術(shù)

在人工開(kāi)采時(shí)通過(guò)人工遠(yuǎn)程干涉技術(shù)來(lái)完成開(kāi)采,可以讓智能設(shè)備的適應(yīng)性提升,并且讓井下作業(yè)的安全性提高,通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)有機(jī)地將開(kāi)采與通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,借助智能軟件來(lái)監(jiān)控和測(cè)試數(shù)據(jù),在高效統(tǒng)一的采礦控制系統(tǒng)中完成控制工作,保證井下通信和控制的安全性,確保支架和泵站的合理控制,對(duì)各自系統(tǒng)進(jìn)行整合,以完成機(jī)械設(shè)備的高效運(yùn)作,保證采礦工作的高效性、安全性和穩(wěn)定性。圖2所示為人工遠(yuǎn)程干涉開(kāi)采工作面。

圖2 人工遠(yuǎn)程干涉開(kāi)采工作面

4 智能開(kāi)采的現(xiàn)狀及主要問(wèn)題

當(dāng)前我國(guó)雖然進(jìn)行了智能化開(kāi)采,并且著重進(jìn)行智能化和無(wú)人化發(fā)展,但是依然有一些問(wèn)題需要突破。

首先是開(kāi)采設(shè)備、工作條件不穩(wěn)定。盡管使用了智能化開(kāi)采技術(shù),但是很多情況下無(wú)法保證數(shù)據(jù)信息的高速傳輸,沒(méi)有協(xié)調(diào)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),因此無(wú)法將綜合化技術(shù)監(jiān)控真正實(shí)現(xiàn),無(wú)法保證各子系統(tǒng)之間的有效信息共享。與此同時(shí)設(shè)備的可靠性不高,無(wú)法通過(guò)傳感系統(tǒng)和攝像系統(tǒng)完成穩(wěn)定高效的設(shè)備運(yùn)行。在惡劣的條件下硬件元件也會(huì)受到一定的影響。智能化開(kāi)采技術(shù)在工作時(shí)存在工作面上竄下滑的問(wèn)題,而且地質(zhì)、工作環(huán)境的轉(zhuǎn)變也導(dǎo)致刮板機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)和作業(yè)時(shí)無(wú)法適應(yīng)各種不同的變化,導(dǎo)致作業(yè)安全性不足,對(duì)煤礦的安全開(kāi)采產(chǎn)生影響。另外有些時(shí)候由于各種因素的影響,無(wú)法自動(dòng)進(jìn)行定位檢測(cè),造成隱患的出現(xiàn)。

其次,智能調(diào)高技術(shù)需要進(jìn)一步深入。在我國(guó)煤礦資源非常豐富,需要通過(guò)穩(wěn)定可靠的軟件系統(tǒng)來(lái)完成無(wú)人化的開(kāi)采,這并不只是簡(jiǎn)單的對(duì)先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行疊加,需要重視加強(qiáng)軟件響應(yīng)能力的提升,適應(yīng)環(huán)境的需要。通過(guò)不同的性能測(cè)試機(jī)來(lái)保證生產(chǎn)的協(xié)調(diào)性,進(jìn)一步完成煤層開(kāi)采,然而在此過(guò)程中,需要逐步對(duì)智能化識(shí)別和開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。例如,在煤層開(kāi)采時(shí),需要注意對(duì)智能調(diào)高技術(shù)進(jìn)行研發(fā)應(yīng)用,依照每一層的變化情況合理的進(jìn)行采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)高度調(diào)整,防止切割到其他巖層,然而該技術(shù)在運(yùn)用過(guò)程中還有一定的局限性,無(wú)法精準(zhǔn)定位[2]。

最后,智能開(kāi)采技術(shù)的適應(yīng)性不強(qiáng)。對(duì)于某些無(wú)煤柱開(kāi)采的煤礦,當(dāng)前的智能開(kāi)采技術(shù)還有一定的弊端,無(wú)法保證系統(tǒng)在各種環(huán)境當(dāng)中都能有效使用,而且部分智能開(kāi)采系統(tǒng)的智能化水平不高,應(yīng)用時(shí)具有一定的局限性,沒(méi)有與人工智能等現(xiàn)代化技術(shù)融合,需要大量人員進(jìn)行控制,這些都是后期需要處理的問(wèn)題。

5 智能化開(kāi)采技術(shù)展望

第一需要加強(qiáng)智能裝備技術(shù)。為了讓井下煤礦識(shí)別技術(shù)和高速無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)得到有效推進(jìn),加強(qiáng)找直技術(shù)的研發(fā),逐步加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和設(shè)備的整體安全性,具有非常重要的作用,需要保證整體設(shè)備的實(shí)用化。

第二重視智能導(dǎo)航技術(shù)。為了能夠讓導(dǎo)航技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用,在實(shí)踐中需要注意加強(qiáng)采掘設(shè)備的實(shí)時(shí)定位,對(duì)工作面的地質(zhì)勘測(cè)和空間定位問(wèn)題進(jìn)行完善,讓智能化水平提升,以便做到安全監(jiān)控和高精度開(kāi)采。

第三需要合理使用智能機(jī)器人。利用遙控智能機(jī)器人完成工作面的維護(hù)和管理,具有較好的效果,需要注意加強(qiáng)先進(jìn)傳感器的匹配,并且完成改裝,以提升礦井智能化工作面的自主開(kāi)采效果。需要對(duì)智能化掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行有效的應(yīng)用,讓掘進(jìn)設(shè)備的智能化和整體性提高,對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行有效的控制,保證無(wú)人化開(kāi)采的實(shí)現(xiàn)。

第四,加強(qiáng)“三無(wú)”開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用。“三無(wú)”開(kāi)采是指無(wú)煤柱、無(wú)巷道、無(wú)人的煤礦開(kāi)采技術(shù),需要注意加強(qiáng)智能化無(wú)人開(kāi)采技術(shù)的分析,逐步加強(qiáng)創(chuàng)新,保證掘進(jìn)設(shè)備智能化和整體化控制,提高協(xié)調(diào)性[3-4]。

6 結(jié)論

智能化技術(shù)的逐步發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的有效應(yīng)用,煤礦開(kāi)采技術(shù)得到了有效的提升,也開(kāi)始向精細(xì)化的方向發(fā)展。然而在實(shí)際進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展過(guò)程中,往往不可避免會(huì)出現(xiàn)一定的問(wèn)題,需要注意加強(qiáng)細(xì)節(jié)的控制,綜合化對(duì)煤礦智能化開(kāi)采的現(xiàn)狀進(jìn)行分析,并且采取針對(duì)性的措施對(duì)現(xiàn)有的問(wèn)題進(jìn)行處理,提升煤礦智能化發(fā)展的水平。