安全高效智能化煤炭開采技術現狀與展望

楊彥偉

摘 要：高效推進煤礦智能化開采是落實習近平總書記國家能源安全發展戰略思想的重要舉措，是煤炭企業建設智慧礦山的重要組成部分，是煤炭工業發展的必然趨勢，也是提升安全生產標準化水平的必由之路，還是推動企業高質量發展的內在需要。文章以山東翟鎮煤礦開展智能化煤礦開采為例，對當前煤礦企業安全高效智能化煤炭開采技術現狀進行分析，并展望未來發展趨勢。

關鍵詞：智能礦山;能源轉型;開采技術;應對挑戰

中圖分類號：TD82文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）09-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.009

當前，煤礦企業實施安全高效智能化煤炭開采是建設智慧礦山的重點工作。為加快推進智慧礦山建設，煤礦企業面臨三大挑戰。一是開采技術方面的挑戰。煤炭企業相關專家技術人員要對智能應用的生產模式、開采技術、設備管理、管理程序進行深入了解，徹底解決集中控制問題。二是應對煤炭開采地質條件的挑戰。當前，翟鎮煤礦在采礦施工過程中，面臨著礦井下工作面地質條件復雜、有多處斷層構造、常常遭遇孤島工作面等問題。三是智能應用對煤礦施工人員技術操作的挑戰。智能工作面從管理人員到崗位，都需要現場作業人員從頭學起，必須在短時期內熟練掌握智能化生產的相關工藝、操作流程、操作技術等。

1 智能化煤炭開采技術現狀

煤礦智能化是煤炭生產力和生產方式革命的新方向，是煤炭工業高質量發展的核心技術支撐。隨著翟鎮煤礦開采深度的不斷增加，井下生產條件的多變性和井下系統的復雜性都成為礦企必須要解決的棘手問題。特別是沖擊地壓威脅和安全管理壓力與日俱增，嚴重制約了礦井安全高效發展。為克服煤礦井下地質條件差、開采技術要求高等困難，就需要強化智能化技術在煤炭開采領域的應用，通過運用智能化手段，為煤礦企業實現安全、高效、綠色、智能發展奠定基礎。

在對智能新設備使用和檢修以及對新工藝學習上，翟鎮煤礦的員工有一定的畏難情緒，認為干放頂煤是老本行，對于這種運用智能手段實現一次采全高心里沒底，甚至還會有抵觸情緒。在智能工作推進過程中，視頻環網和工業控制環網同管鋪設時，出現了數據傳輸出現不流暢、卡頓現象，數據傳輸因出現卡頓，對井下開采影響非常大，導致推進智能化開采技術，遭遇到人為因素干擾[1]。

推進開采技術智能化，煤礦企業還面臨智能設備管理不到位等薄弱環節，個別員工安全紅線意識不強、安全基礎工作薄弱，特別是現場管理不到位、重大災害治理不到位、安全風險意識淡薄、違法違規轉包承包，以及煤價高位運行、煤礦超能力、超強度開采愿望強烈、基層安全監管弱化等問題，需要煤礦企業加大力度采取相關安全管理措施，全面開展煤礦安全大排查，深化煤礦安全生產專項整治“三年行動”，大力實施煤礦智能化開采，淘汰退出不具備安全條件的各類煤礦;開展“三敬畏、反三違”和警示教育活動，強化安全責任的落實，嚴厲打擊違法違規行為，通過事故教訓推動煤礦安全生產工作。

當前，在實施安全高效智能化煤炭開采技術過程中，盡管煤炭生產采用了一些新裝備新工藝，但與其他行業相比，礦井對智能化新技術運用相應較少，仍存在礦工勞動強度大、安全無保障等問題。經濟、安全、環保等效益最大化是智能化礦山建設的初衷，要求煤礦企業進行智能化指令植入，實現開采裝備智能化，并本著少投入、多收益的原則，與智能化煤礦裝備制造廠家溝通協調，通過改進設備實現智能化作業。

2 實施安全高效智能化開采技術的方式方法

當前，煤礦企業在煤炭開采過程中，采掘比例失調，其難點是掘進巷道過程中要完成頂板支護，導致掘進速度慢，造成采掘銜接緊張。這就需要煤炭企業著力攻克用機器人支護取代人工支護等智能掘進難題，努力使回采、掘進都實現智能化。近年來，采礦業環境制約趨緊，要素成本上升，亟待利用新一代信息通信技術加快數字化轉型進程，實現少人、無人生產[2]。

與傳統開采模式相比，智能化開采將員工從危險性較高的采煤工作面，轉移到安全環境較好的順槽監控中心和地面遠控中心，單班作業人數減少一半，采煤效率得到了極大提高，很好地促進了安全高效生產。為把井下開采工作面管理好、運維好，翟鎮煤礦以智能化技術為保障，提升礦井高效生產水平，降低職工勞動強度，實現職工體面勞動。翟鎮智慧礦山總體建設目標將人工智能、工業物聯網、云計算、大數據、機器人、智能裝備等與現代煤炭開發利用深度融合，實現礦山“人、機、環”數據智能化精準采集、網絡化傳輸、規范化集成;建立統一的集成管控平臺，實現生產全過程一體化智能控制、經營全流程一體化協同管理。

在智能化應用過程中，翟鎮煤礦建設了基于大數據中心的安全生產信息云服務系統，實現煤炭無人（少人）開采與災害防控一體化的智能化采礦，實現了原煤運輸、供電、排水、通風、壓風等環節遠程智能控制、無人值守，最終形成全面感知、實時互聯、分析決策、自主學習、動態預測、協同控制的智能系統。

近年來，翟鎮煤礦全力推進智慧礦山建設，以井下智能工作面為試點，打造“智能感知、記憶割煤、少人巡視、減人提效”智能工作面的開采模式，開創了煤炭企業復雜條件下智能工作面開采的先河。翟鎮煤礦在智能礦山應用領域，煤礦結合礦井生產地質條件和發展需要，按照“系統最優化、巷道最簡化、采煤自動化、掘錨一體化、運輸連續化、值守無人化、礦井智能化”的“七化”標準和建成“規模最佳、系統最優、裝備精良、管理最好、效益最高”的安全、環保、高效型礦區的目標，以“一優二補三減四化”為抓手，著力推進礦井智能化建設，制定了《公司智能化礦井建設規劃方案》，使整個煤礦實現或達到智能化開采水平。

3 安全高效智能化煤炭開采技術展望

當前，煤炭企業智能化開采已經成為國家決策導向、行業發展方向，翟鎮煤礦第一時間成立了智慧礦山領導小組，組建了智能工作面開采工作隊伍。組織人員到國內智能化開采先進單位調研觀摩、學習培訓，制定了翟鎮煤礦智慧礦山建設中長期規劃和智能工作面開采工作方案，并加強與設備制造廠家的溝通聯系，積極參與設備選型等前期工作。通過研究和測試，翟鎮煤礦將實現電液控制數據傳輸和視頻信息傳輸可以分開鋪設。確保井下兩道的支護設備穩定性很高，開采作業人員通過用遙控器就能操作，始終重視和追求煤炭開采技術的變革及發展，從人工打眼放炮到半機械化，從綜合機械化再到智能化開采，采煤工藝的每一次變遷都成為煤礦發展的“新動能”。

實施智能礦山過程中，翟鎮煤礦針對井下工作面條件復雜的實際，開展智能礦山應堅持以問題導向，認真落實公司“方案可行、能夠應對復雜條件、保證安全和減輕勞動強度減少人員投入”四項要求，并借鑒國內外先進成熟的經驗，采用“采煤機記憶截割+支架自動作業+人工遠程視頻監控干預”智能化開采工藝，通過地面綜合監控中心對進行綜采設備智能監測與集中控制，使開采工藝努力適應復雜地質條件下的開采要求[3]。

人才是實現智能化開采的“金鑰匙”，智能化開采隊伍組建離不開人才培養，為深入推進智能礦山建設，翟鎮煤礦應選派有機電專業的大學生和采煤隊的技術骨干，深入大專院校進行理論知識培訓，深入智能煤礦進行現場實操培訓，為智能工作面建設儲備專業技術人才。

井下智能工作面試采成功，能夠實現工作面設備一鍵啟停、液壓支架自動跟機、采煤機記憶截割、智能終端和手機App視頻監控等功能。智能開采煤炭時，相關技術人員只需要通過手機軟件輕輕一點，就可以隨時隨地查看采煤機位置、支架壓力、工作面實時視頻等數據。井下智能工作面實現了采煤機記憶割煤為主，就地干預為輔;液壓支架跟隨采煤機自動跟機為主，人工干預為輔;綜采運輸設備一鍵啟停控制為主，順槽監控中心干預為輔，最終達到設備協調、連續、安全、高效運行的目的。

4 結語

翟鎮煤礦將以井下智能工作面的建成投產為新的起點，引領煤炭行業技術發展，不斷提升安全保障水平，按照智能化礦井建設規劃方案，加快智能工作面和智慧礦山建設，促進企業安全、綠色、高效、智能發展，為推進地方經濟建設貢獻力量。

參考文獻

[1] 萬海濤，方勇，肖廣哲.智能化煤炭開采技術應用及發展方向[[J].世界有色金屬，2009（8）：26-28.

[2] 吳金榮，吳賢振.智能化煤炭開采技術優化與研究[[J].礦業快報，2005，5（5）：32-33.

[3] 蔡嗣經.安全高考智能化煤炭開采技術與應用[J].江西有色金屬.1987（2）：1-6.