煤礦智能化開采技術應用與發展芻議

王昆昆

摘 要：智能化開采技術在煤礦井下生產作業中的普及應用，是大勢所趨，是必由之路，這是由煤礦井下采煤作業在的一些特征所決定的，即：地質條件復雜、生產環境惡劣、勞動強度大、危險系數高，并伴有瓦斯、冒頂、涌水、煤粉塵等危害礦工身心健康的各種災害。如果煤礦能在井下采煤作業中應用智能化開采技術，那么上述各種不利于生產和礦工身心健康防護的情況就會得到有效的緩解，不單能讓煤礦的采煤作業條件大為改善，而且還能顯著提高礦山的經濟效益和礦工的人身安全保障。文章首先介紹了煤礦應用發展智能化開采技術的意義，著重介紹了智能化開采技術在我國煤礦的應用與發展現況。

關鍵詞：煤礦；智能化開采技術；意義；應用與發展；現況

智能化開采技術堪為是支撐煤礦井下采煤作業高質量發展的核心技術，是目前我國和國外一些煤炭生產國家競相研發的前沿技術。智能化技術的誕生、應用、發展，是計算機技術和信息通信技術飛速躍進、廣泛普及和全面應用帶來的必然結果，例如，煤礦智能化開采技術，就是基于計算機應用技術、云計算技術、大數據技術、工業物聯網技術、人工智能技術以及遠程控制技術等與煤炭開采技術進行深度融合后而形成的一種前沿性的現代化煤炭開采技術，有了這種現代化煤炭開采技術的支持，煤礦井下生產作業中的諸如開拓、采掘、運輸、通風等環節就有望實現自動化運行了，這對傳統礦山生產建設來講具有非凡的意義?？梢灶A見的是，此后隨著計算機應用技術和信息通信技術的進一步發展，煤礦井下煤炭開采技術也與之將同步實現在技術上的迭代更新。

一、煤礦應用發展智能化開采技術的意義

數字經濟，近年來在各行各業被廣泛熱議，成為生產領域和營銷領域耳熟能詳的“熱詞”。從原理上將，煤礦對智能化開采技術的應用與發展，同樣也可以被看作是傳統模式向數字化模式轉型中一種，通過這種轉型來實現對經濟效益和社會效益的提升。例如，借助智能化開采和數字化轉型，礦山生產建設有望實現從原煤標準化向業務網絡化的發展，并最終推動少人、甚至是無人開采目標的實現。與此同時，對智能化開采技術的應用與發展，還有望帶動智能化技術在采煤設計、倉儲、運輸、洗選等領域的應用與發展，進而促進了整個礦山運營管理體系的轉型升級和現代化發展，提升礦山的綜合競爭力，這對于正處在“去產能”“去杠桿”壓力下的煤炭企業來說，當然是非常難得的。毫無疑問，煤礦應用發展智能化開采技術，一方面提高了礦山的整體經濟效益，因為在激烈的能源領域競爭中，尤其是在產能過剩和轉型發展的壓力下，礦山要保持競爭優勢，不被淘汰出局，提高煤炭開采水平和效率是至為重要的，對智能化開采技術的應用與發展，既能提高煤炭開采效率，還能降低對人力成本的支付，還能提高對煤層的開采質量，還能提高對礦工的人身安全保障，還能保護礦工的身心健康，還能促進礦山的可持續發展，因而促進了礦山整體經濟效益的提高；另一方面也提高了礦山生產運營的現代化水平，因為智能化開采技術在采煤作業中的應用與發展，一定程度上替換了傳統的采煤設備和采煤工藝及其方式、方法，在提高對煤層開采效率和質量的同時，還提高了對煤層開采的科學化、規范化和標準化水平，還推動了礦山創新生產技術、創新管理方式和創新發展觀念，還有效降低了礦山生產作業安全事故的發生率，因而也有效地促進了礦山生產運營整體現代化水平的提高。

二、智能化開采技術在煤礦應用發展的現況

通過前文分析可以知曉，所謂智能化開采技術，實際上是對機械化開采技術、自動化開采技術與信息化技術的融合應用與融合發展，是對煤礦井下采煤作業技術的一次升級改造和技術迭代，智慧化開采技術的顯著優勢在于賦予了煤層開采作業的智能感知、調控、導航和在無人狀況下獨立完成采煤作業的功能，例如，利用遠程監控技術，管理人員可以實現對采煤作業中諸如割煤、推溜、移架、運輸、消塵等的智能化監測和智能化控制，可實現對煤礦井下諸如瓦斯、冒頂、涌水、煤粉塵等智能化監測和智能化報警，從而有效保證了煤層開采作業過程的安全和高效。目前，智能化開采技術在我國煤礦應用與發展的現況大致如下：

（一）在開采模式方面：改變了過去以單機為主的開采模式，建立了基于成套裝備的以網絡信息為主的開采模式，把各種采煤設備比如采煤機、支架、輸送機、轉載機、破碎機、膠帶機等科學的組合在了一起，從而形成了一個既能夠相互聯系又可以彼此限制的新的開采系統。據悉，目前我國在這方面的發展與應用，比如在開采控制方式、響應時間、智能化功能以及開采作業的人數和產能等方面，在國際上處于領先水平。

（二）在開采技術方面：在信息技術和網絡技術的支持下，地面管理人員可以對開采作業現場諸如采煤機、支架、輸送機、轉載機、破碎機、膠帶機、泵站以及供電系統等進行遠程指揮和操控，可以對諸如瓦斯、冒頂、涌水、煤粉塵等影響開采作業和礦工人身安全的各種數據指標進行全程監測和預警，并及時發出調度和聯絡指令，提高了煤礦井下開采作業的有序性與安全性。

（三）在開采工藝方面：一是通過安全定位傳感器和數據處理器賦予了開采設備以記憶截割功能，實現了開采作業的自動截割運行；二是通過將液壓支架自動控制與采煤記憶截割的有機結合，實現了對開采作業現場設備狀態的跟蹤管理，維持開采設備處在最佳工況；三是通過對刮板輸送機煤流負荷分布狀況的實時監測來實現對刮板輸送機傳輸速度的合理控制，保證裝運設備處在自動協調運行的狀態。

（四）在煤巖識別方面：隨著礦井挖掘深度的不斷向下延展，在煤礦井下開采作業過程中，巖石在受力后會引起溫度上的變化和引起發射率的變化，通過將智能化開采技術與紅外遙感手段的有機結合，可以實現對巖石受力后溫度變化和發射率變化的實時監測，進而及時發現巖石的異常變化，并及時通知管理人員，提前做好應對的對策。

（五）在遠程監控方面：利用智能化開采技術不僅可以實現對截割模式的有效記憶，還可以賦予截割設備以自動運行、調整、臥底、加速和減速等功能，還可以結合開采煤層工作面具體狀況，對開采設備的運行狀況進行實時調整，并結合開采作業需要和設備運行需要，實現對設備的啟停和斷電等控制，有效解放了礦山的勞動生產力。

（六）在推進技術方面：在煤層開展作業中，保持開采工作面的煤壁直、輸送機直、支架直頂機平和底板平，是最基本的要求，也是基礎性的工作，但是煤礦井下煤層受地質環境影響會常常處在起伏變化的狀態，因而非可視測量問題一直在困擾著開采推進工作，并且鑒于采煤截割煤塵也會影響到測量的準確性，所以，采用激光定位技術和經緯測量技術并不是理想的選擇，但是，如果將智能化開采技術與激光矩陣測量技術相結合，就可以為設備“三平一直”要求提供較好地保證。

（七）在難點和發展方向方面：首先，在難點方面：一是尚且沒有找到可以直接探測煤層前方地質構造的有效手段；二是智能化開采技術目前還必須一定程度依賴人的干預，還無法做到完全智能化；三是由單機向成套裝備的智能化轉變在技術上還不夠成熟；四是還不能實現在惡劣環境下進行可視化開采；其次，在發展方向方面：一是智能導航開采將是大勢所趨；二是開發開采巡檢技術將是大勢所趨。

參考文獻：

1.綜采工作面智能化開采技術分析[J]. 劉澤宏.能源與節能，2021（09）

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