煤礦智能化開采關鍵核心技術分析

于德宇

摘要：近幾年我國煤炭行業朝著智能化的方向持續邁進，諸多先進技術被廣泛應用于煤礦開采中。其中關鍵核心技術的應用，可以在提升煤礦開采智能化水平的同時，降低煤礦開采期間出現安全事故的概率。本文從煤礦開采智能化的分析入手，進一步闡明關鍵核心技術在煤礦智能化開采中的應用。

關鍵詞：關鍵核心技術;開采;監測;煤礦智能化

現階段我國社會發展建設仍離不開對煤炭資源的應用，并且煤炭資源在未來一段時間內仍在我國能源結構中占據重要地位。基于信息化時代的來臨，煤炭行業得益于諸多智能化、信息化技術的應用，朝著智能化開采的方向持續推進，相關核心技術的應用在顯著提升開采效率、實現綠色高質量開采中發揮著重要作用。正因此，探討關于關鍵核心技術在煤礦智能化開采中的應用，對于推動我國煤炭行業的綠色化、智能化發展有著重要作用。

一、煤礦智能化分析

所謂智能化，是指控制對象在信息感知時具有較強執行、決策、判斷等能力，能夠做到自主進行信息的分析判斷與執行，并通過自主優化、學習來實現系統的逐步完善。煤礦智能化開采的應用主要是即將先進的自主決策、學習功能融合于自動開采系統中，以煤機設備為載體對井下圍巖、結構、地質等信息進行實時感知與采集，在此基礎上通過參數自動調整控制來達到智能感知、智能決策與控制的目的。相較于傳統開采系統應用，智能化開采具有自分析、自修正、自感知以及自控制的能力，能夠做到依據不同井下環境來實現參數調整，以自適應的狀態開展更為高效、高質的開采作業[1]。

二、煤礦智能化開采中關鍵核心技術

（一）裝備位姿監測技術

井下綜采裝備智能控制需要以監測技術的應用為基礎，通過裝備姿態測量與感知，為綜采作業開展提供參考依據[2]。受到地質條件、位置等因素的影響，使得井下開采面臨相對惡劣的環境，而要想做到在綜采期間實時、精準檢測裝備運行，需要借助對高可靠性、高精度定位導航系統的應用。開采期間依托于高清攝像設備、三維激光掃描設備的應用，對開采全過程進行動態性掃描，將井下掃描數據以系統平臺為載體轉化為井下三維模型，并做到對工作面地圖的精準、合理繪制。同時，在裝備位姿監測過程中，傳感器易受到粉塵的影響，所以需采用本安型數據傳感器設備的應用，通過發揮其防爆、除塵功能來達到工作面圖像清晰獲取的目的。另外，綜采裝備位姿監測的開展還涉及到對慣性導航、激光掃描、機器視覺等技術的綜合應用，將高精度傳感器安設于綜采設備上，在運行期間借助信號集成監測的應用進行設備位姿的動態化、實時化獲取。在全面采集三維地圖、傾角、裝備行程、壓力等信息的基礎上，以三維場景建模為基礎，合理借助動態建圖與視頻增強等技術來實現對工作面模型構建，通過立體模型在來實施展示綜采裝備位姿情況。

（二）裝備智能控制技術

煤礦智能化開采過程中相關綜采裝備的運行控制依托于智能控制裝置的應用，通過控制方式的智能改進來實現對綜采設備的智能化操控[3]。以液壓支架控制系統為例，利用智能推移控制系統進行傳統系統的取代。在實際運行控制期間，出現支架調整需求時，智能系統可依托于傳感器應用獲取位移信息，借助大量信息數據構建位移模型，在此基礎上確定支架裝備需要位移的具體值。以系統預設值為參照進行實際位移值的比較，在明確實際修正值的前提下智能控制支架裝備的位移動作實現以閉環控制的形式做到對支架、刮板機運行的實時監測，并動態化調整支架后續位移動作，確保在工作面開采期間支架系統始終處于直線、同步的運行狀態，達到支架系統智能控制的目的。

再以采煤機截割為例，在勘探階段依托于全信息模型的構建進行礦井信息全面采集，借助慣性導航技術做到實時化、動態化監測采煤機運行過程與姿態，并在開采期間依托于軸編碼器開展裝備二次校驗。結合對煤層、煤巖界面的科學預測，以超前規劃的形式來提升采煤機截割的合理性。在此基礎上利用控制裝置進行采煤機搖臂的智能控制，實現依照煤層、煤巖界面預測情況進行截割高度的自適應調節，以期通過智能化截割高度控制來提升綜采工作效率。

（三）礦井機器人技術

以往煤礦開采作業以人力為主，再加上井下環境的惡劣復雜，使得以往煤礦開采效率低下，并伴隨安全事故的頻繁發生[4]。為實現對綜采效率的顯著提升，并提升煤礦工作人員的安全保障，各大煤礦企業開始嘗試借助機器人技術來取代人力控制。在此背景下，現階段煤礦智能化開采中開始重視對機器人日常巡檢、井下作業以及應急救援方面的研究。目前已經有超過70個大型煤礦開始應用采煤機器人群，涉及到對環境探測機器人、裝備巡檢機器人以及固定崗位機器人的應用。而在實際應用過程中，為有效解決機器人沖撞問題，可加大對環境與機器人接觸阻力方面的研究，以作用模型的構建來分析控制參數與接觸阻力之間的關系，為機器人設置不同控制參數來對應不同阻力接觸，實現以自適應的形式進行機器人智能化控制，避免因井下機器人相互沖撞而造成煤礦企業經濟損失。此外，目前機器人續航問題的研究成為相關領域研究人員的關注重點，以期通過防爆電池與無線充電、輕量化技術的融合應用來提升機器人運行可靠性與穩定性。

結束語：

綜上所述，煤礦智能開采已然成為我國煤炭企業的主要發展趨勢。為有效推動煤炭企業朝著智能化、綠色化的方向持續邁進，企業需重視在煤炭開采中加大對人工智能、物聯網、數字化以及大數據等技術的引進與應用，結合關鍵核心技術來提升煤礦開采的效率性、安全性，促使我國煤炭行業發展邁入可持續道路。

參考文獻：

[1]王國法，趙國瑞，任懷偉. 智慧煤礦與智能化開采關鍵核心技術分析[J]. 煤炭學報，2019，44（01）：34-41.

[2]閆陶章. 智慧煤礦與智能化開采關鍵核心技術分析[J]. 科學與信息化，2019，000（010）：110-110.

[3]王國法，杜毅博. 智慧煤礦與智能化開采技術的發展方向[J]. 煤炭科學技術，2019，47（01）：6-15.

[4]白耀宗. 基于煤礦智能化開采的核心技術探究[J]. 中國石油和化工標準與質量，2020，v.40;No.524（18）：217-218.