礦山機械智能化的應用及發展趨勢

段利軍 何山

河北鋼鐵集團礦業有限公司承德柏泉鐵礦 河北承德 067500

隨著我國經濟發展的越來越快，市場經濟也在不斷地發展，從而導致競爭越來越激烈，這也加大了各個企業的壓力。因此，對于現在的采礦企業來說，只有不斷地提高競爭力才可以更好地生存下來。隨著自動化和智能化技術在采礦工作面的逐漸應用，工作人員的工作環境將得到進一步改善，工作量顯著下降，為無人開采奠定了重要的技術基礎。如果機械智能化可以更好的發展，那么就可以促進采礦行業更好的進步，可以給它們的企業帶來更多的利潤，同時也可以反過來促進自動化行業的進步。

1 礦山機械智能化分析

1.1 實現采掘智能化需求的關鍵技術

①視頻監控技術。在進行礦山視頻監視技術應用過程中，需要與指揮中心相連接獲得高清的圖像效果，確保操作人員通過顯示屏就可以對礦井的實際情況進行了解，在提升安全的條件下進一步分析生產問題，在視頻操作技術應用過程中可以對井下作業人員進行引導，利用傳感器智能化地跟蹤設備的位置，通過攝像頭采集畫面，了解當前運行的情況，有針對性的進行特異性的開采，以提升開采的安全性和質量。②智能記憶截取技術。智能記憶截取技術，即自動化融合學習系統和記憶人工操作，借助采煤機示范刀能夠順利實現自動化割煤。在采煤機的控制系統中，可將采高編碼器和位移利用起來自動進行定位，使采煤機的位置更加精準。除此之外，自動定位也可借助結合位置傳感器來展開，進而更加高效地開展開采工作。

1.2 無人駕駛技術系統中的應用

隨著導航系統、傳感技術、無線通信技術及機器學習技術的發展，無人駕駛技術也在不斷地突破革新。無人駕駛系統能幫助礦山企業優化業務管理流程，提升整體生產經營管理和決策水平；形成集中管控，對汽車運輸、協同生產、應急處理等過程進行全面監測和集中控制；優化剝離、采裝、運輸和地面生產過程，提高資源利用率，實現節能減排、綠色開采。無人駕駛技術在礦山的應用將解決設備作業效率低、運輸成本高、安全事故頻發等難題[1]。

1.3 礦井提升機中的應用

礦井提升機是煤礦開采的重要設備，其主要負責向井下輸送材料和設備。通常情況下，礦井提升系統的慣性大、控制程序復雜且對速度控制比較嚴格。提升機在工作時，需要頻繁地啟動和停止。若采用普通的機械式開關來進行控制，則對提升機的控制系統會產生較大的沖擊。因此，很多礦井的提升機都進行了智能化改造。將變頻技術應用于提升機的啟停控制，可實現提升機的平穩啟停，從而提升了提升機使用的安全性。

1.4 礦井采掘中的應用

井下礦石的空間信息是需要隨著開采的進行時間的推移隨時修正動態發展變化的四維空間，而精確的地質信息的探測及更新技術，是井下智能采掘的先決條件。理想的狀態是通過工作面采掘設備融合安裝探測設備，實現隨掘隨采隨探測，并同時處理、解譯和建模修正地質模型的參數。以此建立符合自動智能化開采條件的四維動態地質-巷道模型。通過構建多元信息的4DGIS云平臺，可以實現煤巖狀態及采煤機械狀態的動態集成。目前我國先進礦井采用的3D地測采煤“一張圖”技術可以達到井田地質數據的共享，并且可以實現報表、甚至是專業圖紙的自動截割繪制，大大解放了礦山生產管理人員，科學有效的為礦井安全生產提供技術保障。目前工作面的探測設備還不能達到同采掘設備融合，達到隨采隨探測的程度。

1.5 礦井通風機中的應用

礦井通風機是礦井通風的主要動力源，不僅要保證其運行的可靠性，還應保證其運行的經濟性。一般情況下，礦井通風機消耗的電能占礦井總消耗的50%左右。因此，必須保證礦井通風機處于經濟運行狀態，否則會有大量的電能浪費。在過去，礦井通風機的工況點是通過風機的葉片安裝角來調節的，調節所用時間較長，十分不方便。很多時候，礦井通風阻力的測定幾個月甚至半年進行1次，而在這個周期內大量電能會被白白浪費。而礦井通風機經過智能化改造后，通過煤礦井下安裝的傳感器可實時測得礦井局部通風阻力，根據礦井通風網絡就可確定礦井的實時通風阻力[2]。

2 礦山機械智能化發展趨勢

2.1 智能導航技術

為了能夠讓導航技術和計算機技術進行有效應用，在實踐中需要注意加強采掘設備的實時定位，對工作面的地質勘測和空間定位問題進行完善，讓智能化水平提升，以便做到安全監控和高精度開采。

2.2 智能機器人

利用遙控智能機器人完成工作面的維護和管理，具有較好的效果，需要注意加強先進傳感器的匹配，并且完成改裝，以提升礦井智能化工作面的自主開采效果。需要對智能化掘進技術進行有效的應用，讓掘進設備的智能化和整體性提高，對掘進工作面進行有效的控制，保證無人化開采的實現。

2.3 使用人工智能神經網絡來進行故障診斷

人工智能技術的不斷成熟和投入使用，人工智能技術主要是將計算機技術和生物學技術相結合，現在科學研發出來的人工智能技術神經網絡方法是虛擬人類的大腦特點。它完美的將人類的大腦最基本特點應用在技術中，并且投入使用之后也取得了很好的效果，將大腦內部組織性和適應性形成了技術中的記憶功能和學習功能，這兩個功能也是技術最核心的功能，它的顯著特點是能更精準的診斷出設備所出現的故障問題，或者是設備存在隱藏性問題，應用這個技術在故障檢測中非常簡便。同時人工智能神經網絡設備還可以具備容錯的特色功能，它將會用最客觀最基礎的狀態去進行整體機械的評價，即使是檢測設備已經出現了問題，這些技術也能保障最終的診斷結果不受影響，這項卓越的研發技術將為整個機械設備診斷技術提高了進步空間[3]。

3 結語

目前，中國礦山開采行業正處在從機械化開采向智能化開采及智能化開采轉變的關鍵階段。實際工作中，要和施工現場的實際情況相結合，合理選擇智能開采技術，相關工作人員應借助科學、合理的解決手段，順利開展礦山開采，推動我國相關產業良好發展。