煤礦智能化系統在復雜地質條件下的應用探討

溫磊 劉偉

摘? 要：煤炭是我國一次能源中最經濟、可靠的資源，煤礦智能化是實現煤炭工業高質量發展的核心技術支撐。煤礦智能化建設可以使煤炭產業高質量、高水平發展。符合當前智慧綠色發展和清潔高效利用的路徑。提高煤炭產能和質量是煤炭行業高質量發展的必要前提。為解決地質條件復雜導致工作面工作效率低下、人工成本高、人為影響大等問題，結合國家相關文件精神，提出了煤礦智能化開采及智慧礦山建設框架。本文主要討論煤礦智能化系統在復雜地質條件下的應用，以供參考。

關鍵詞：煤礦;智能化;復雜地質條件;應用

引言

我國目前正處于轉型、現代化和結構調整的關鍵時期，在網絡新技術與傳統產業深度融合的新形勢下，各產業正引領著產業的重大變革。其中將智能技術納入傳統設備、工業改造和現代化已成為解決能源供應、能源安全和工業安全等國家問題的關鍵手段。煤炭的開采需要面對極為復雜的作業環境，傳統的煤炭開采方式面臨著巨大的潛在風險，對于安全生產產生不利的影響，對生產效益的提高形成了制約，智能技術與裝備的應用，尤其是在復雜地質條件下的應用和實踐對我國煤炭開采產業的發展具有重要意義。

1煤礦智能化開采關鍵技術

1.1遠程人工干預

液壓機在煤礦開采作業中具有重要地位，由于其運行環境較為復雜，故液壓機在實際運行過程中極易受到多方面因素的影響，從而導致運行質量顯著下滑。為避免該現象發生，在正式進行開采作業時，必須選派大量技術人員對液壓機各方面進行實時監測，及時對其存在的問題進行定位與解決，為液壓機運行質量提供保障。但該做法科學性相對較低，其不僅會產生大量人力投入成本，還會對企業經濟效益產生影響，而且極易受到人為因素的影響，從而導致監測效果有時不盡人意。例如，若技術人員綜合素養欠佳，無法明確液壓機中存在的問題，影響故障信息反饋效率。故此，工作人員無法及時解決問題，導致液壓機運行質量及煤礦開采作業效率顯著降低。因此，在實際開采過程中必須采取對遠程人工干預的技術手段，以達到實時監控液壓機的目的，為煤礦開采作業提供保障。對遠程人工干預的技術手段而言，其主要是將視頻監控系統及液壓機控制系統進行結合，并在視頻監控部門的操作下，實現液壓機運行環境透明化，并通過遠程操作控制功能對液壓支架進行調整，為其自動化運轉提供保障。

1.2視頻監控

由于煤礦開采作業環境十分復雜，在實際開采過程中安全隱患時有發生。若未采取具備科學性的安全防護措施，作業人員生命安全將會受到威脅。為保障煤礦開采作業安全，開采單位必須對安全管理工作給予高度重視，全面分析及科學處理安全事故，盡可能降低安全事故發生率，為人員生命安全提供保障。但傳統煤礦開采作業安全管理工作可靠性相對薄弱，無法有效預防煤礦開采安全事故。因此，應與時俱進，積極引入先進的視頻監控技術手段。使得地面監控中心能夠對煤礦開采環境進行實時監控，充分了解作業環境信息。在監控過程中，監控中心可根據環境動態與指揮中心時溝通，全面提高決策制定工作的協作性，有效解決煤礦開采過程中存在的安全隱患。

1.3自動化集中控制

在煤礦開采過程中，必須對機械設備給予高度重視，并實時監控及控制其運行狀態，確保設備不存在運行問題。目前，我國多數煤礦企業已對綜采自動化集中控制系統進行構建。綜采自動化集中控制系統主要能夠對供電設備以及煤礦開采作業專用設備等進行實時監控與控制，為開采作業順利進行提供保障。此外，在正確應用自動化集中控制技術手段的情況下，工作人員可根據開采作業環境對開采工序進行設計，促使井下控制系統與地面控制系統相結合，實現集中化控制工作面。

2復雜地質條件下煤礦智能化系統應用問題

（1）我國當前的綜采工作面存在環境惡劣的現象，對于現階段煤塵以及井下水霧濃度不斷提升情況下，給煤炭開采帶來了巨大的難度，也影響井下攝影機的正常工作。尤其是針對逆風開采環節中，很難通過煤礦智能化開采技術來分別巖礦界面，也無法判斷沒采煤機滾筒上部分和液壓桿支架之間的關系，所以在進行煤礦綜采工作中，即便是能夠實現智能化開采效果，但仍然需要人為輔助操作。（2）通過綜采工作面智能化開采技術的應用，還能夠體現出液壓支架姿態的有效控制和調節，但是卻無法精準的實現良好的智能化效果。當前的智能化開采技術能夠滿足良好的作業環境需求，針對液壓支架程序進行靜態程序的設定。但是這種單一化的參設定很難良好的企業復雜環境下的綜采工作面作業，因此，無法實現長期有效地運行。（3）采煤機的記憶截割技術仍然需要現場人員進行調試，而煤礦綜采工作面會隨時出現變化，采煤機無法實現智能化調節，必須由人為進行現場調試，所以，當前的煤礦智能化開采技術也僅能適用于簡單的煤礦綜采工作面，并不能良好的應對復雜煤層實現智能化開采。（4）現階段，煤礦智能化開采技術仍然無法實現工作面的自動化找直，必須由人為敢于，定期進行重新工作面找直，否則救護出現輸煤機不平的現象，不滿足實際施工要求。

3復雜地質條件下煤礦智能化系統的未來發展

結合智能化煤礦開采模型分析，系統內部共分為四個部分，從最底層依次是執行層、感知層、控制層分析決策層。（1）對于執行層來說，主要包含采煤機設備、液壓支架、帶式輸送機、泵站、刮板運輸機以及轉載機等煤礦綜采設備。（2）感知層包含裝備感知和環境感知，其中主要針對綜采設備的各項運行參數進行檢測，同時也針對感知層的環境進行激光掃描以及地質勘探。（3）控制層也包含綜采控制系統，通過采煤機控制“三機”系統，包括供電控制系統和集成工業系統的控制。（4）分析決策層也包含由總裁設備的工況數據建立起的數據倉庫，還包括三維物理仿真技術和煤巖識別技術。在實際煤礦開采中，利用大量傳感器來感知狀態，利用激光掃描與可見光相機，對地質數據進行全面感知，同時利用傳感器捕獲大量數據，構建數據庫，通過三維可視化技術建立3D模型，同時進行工作面找直，最后將智能決策下發至綜采控制系統，實現良好的感知與決策一體化操作。

結束語

煤礦智能化是煤礦綜合機械化、自動化的升級發展，是煤炭生產方式和生產力革命的新階段。以煤礦智能化開采及智慧礦山建設為框架，在復雜地質條件下，在滿足井下人員安全與生產高效的前提下，最終實現“無人值守”為目標的減人、提效開采模式，實現在復雜地質工作條件下整個采煤工作面的智慧運營，打贏煤礦智能化建設的攻堅戰。

參考文獻

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[3]景少波.5G技術在煤礦智能化中的應用探討[J].陜西煤炭，2021，40（5）：46-48，52.

作者簡介：溫磊，出生年月：1993年4月25月 性別：男? 民族：漢族? 籍貫：陜西韓城? 職稱：助理工程師? 學歷：本科? 研究方向：地質。

作者簡介：劉偉，出生年月：1979年8月28月 性別：男? 民族：漢族? 籍貫：陜西長安 職稱：助理工程師? 學歷：大專 研究方向：地質。