煤礦智能化開采核心技術研究

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摘要：了解智慧煤礦的建設目標，在此基礎上重點對煤礦智能化開采的井下環(huán)境監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、5G技術、裝備定位、地質雷達等核心技術進行深入分析，以期為行業(yè)同仁提供參考。

關鍵詞：煤礦；智能化開采；核心技術

煤礦產業(yè)正逐步朝著機械化、智能化的方向邁進，通過前沿硬件設施和軟件技術的聯(lián)合應用，有效推動煤礦安全生產水平的提高，達到提質增效的效果。在煤礦智能化開采的發(fā)展進程中，涉及到諸多技術要點，值得深入探討。

1智慧煤礦的發(fā)展概述

智慧煤礦以煤礦數(shù)字化為基礎衍生而得，依托信息精準采集、高效傳輸和規(guī)范集成的途徑來促進煤礦開采活動的開展。此路徑下，信息的可視化展現(xiàn)能力較強，有利于生產作業(yè)智能水平的提高，從而實現(xiàn)綠色、高效的開采目標。在信息化的發(fā)展趨勢下，為煤炭行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)設豐富的機遇，機械設備的生產力優(yōu)勢得到發(fā)揮，可取代多數(shù)人工作業(yè)行為。在綜合應用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等前沿技術后，持續(xù)推進智慧煤礦的發(fā)展。縱觀整個智慧煤礦的建設進程，以循序漸進的方式實現(xiàn)發(fā)展，全流程中涉及到多個關鍵性的階段：階段一：突破傳統(tǒng)煤礦開采方式的局限性，初步實現(xiàn)自動化運行和智能化決策。階段二：提高互聯(lián)互通水平，緊密聯(lián)系多樣化的子系統(tǒng)，建立智慧礦山架構，逐步朝著區(qū)域化自動運行的目標邁進。階段三：持續(xù)完善既有的發(fā)展架構，建立智慧礦山體系，彰顯出多系統(tǒng)集成的特征。在此發(fā)展階段，能夠精準采集各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的高效傳輸和虛擬展現(xiàn)，發(fā)揮出數(shù)據(jù)對煤礦開采的指導作用，做到真正意義上的自動運行和智能決策，此時智能化開采在煤礦領域的優(yōu)勢將得到有效的展現(xiàn)。

2煤礦智能化開采核心技術

2.1井下環(huán)境監(jiān)測技術煤礦井下開采作業(yè)環(huán)境復雜，潛在諸多干擾因素，若監(jiān)測技術應用不到位，難以掌握井下生產狀況，在被動的生產方式下容易出現(xiàn)質量乃至安全層面的問題。為此，可以考慮井下環(huán)境監(jiān)測技術的應用，在全方位的監(jiān)測之下，全面掌握井下環(huán)境的實際狀況，進而識別隱患，在源頭上處理。目前，振動探測與環(huán)境監(jiān)督的識別技術在煤礦開采中的應用水平正逐步提高，其配套的是網(wǎng)絡開采傳感設備、煤礦探測傳感器設備等，為煤礦監(jiān)測目標的實現(xiàn)提供了更多的支持。設備技術間存在較強的關聯(lián)性，可結合煤礦開采現(xiàn)狀聯(lián)合應用多種技術，促進監(jiān)測精度的提高，在獲得高效的信息數(shù)據(jù)后，及時傳輸與應用，使煤礦開采朝著合理化的方向發(fā)展。

2.2井下信息數(shù)據(jù)分析技術為提高煤礦開采的質量和效率，可以應用井下信息數(shù)據(jù)分析技術，在此項技術的支持下，收集豐富的煤礦開采數(shù)據(jù)做全方位的分析，從數(shù)據(jù)中提取價值，進而指導煤礦開采活動。在煤礦開采信息數(shù)據(jù)分析過程中，向配置在現(xiàn)場的傳感器獲取數(shù)據(jù)信息，再針對該類數(shù)據(jù)做深入的分析，評價實際狀況，發(fā)現(xiàn)煤礦開采中存在的不足之處，及時發(fā)現(xiàn)并指出，針對現(xiàn)有狀況對開采方法做相應的改進，在逐步優(yōu)化發(fā)展的策略下，實現(xiàn)煤礦智能化開采的目標[1]。同時，現(xiàn)階段的信息數(shù)據(jù)分析技術還具有層次化、多元化等優(yōu)勢。在采集到視頻內容后，可以對其做深入的分析，此時數(shù)據(jù)的利用價值得到更加有效的發(fā)揮。在提高煤礦開采效率的實現(xiàn)路徑中，通信網(wǎng)絡技術的應用尤為關鍵，具體需從煤礦開采設備的實際運行特性出發(fā)，匹配5G核心技術，優(yōu)化通信狀態(tài)，依托高效的通信方式來促進智能化開采活動的高效開展。隨著5G通信技術的日益成熟，煤礦開采技術水平將逐步提高，通過該項技術的應用能夠精細檢測地質條件，反饋煤礦開采現(xiàn)場的地質特點[2]。同時，在機械設備的配合下，實現(xiàn)精準的定位和姿態(tài)感知。在5G通信技術的基礎上聯(lián)合應用大數(shù)據(jù)技術，有利于構建智能化的微型服務體系結構，更好地為煤礦的智能化開采提供服務，此時煤礦開采的質量也將隨之提高。

2.35G關鍵核心技術在提高煤礦開采效率的實現(xiàn)路徑中，通信網(wǎng)絡技術的應用尤為關鍵，具體需從煤礦開采設備的實際運行特性出發(fā)，匹配5G核心技術，優(yōu)化通信狀態(tài)，依托高效的通信方式來促進智能化開采活動的高效開展。隨著5G通信技術的日益成熟，煤礦開采技術水平將逐步提高，通過該項技術的應用能夠精細檢測地質條件，反饋煤礦開采現(xiàn)場的地質特點[2]。同時，在機械設備的配合下，實現(xiàn)精準的定位和姿態(tài)感知。在5G通信技術的基礎上聯(lián)合應用大數(shù)據(jù)技術，有利于構建智能化的微型服務體系結構，更好地為煤礦的智能化開采提供服務，此時煤礦開采的質量也將隨之提高。

2.4裝備定位技術裝備空間位置信息是煤礦開采活動中不可或缺的一類信息，其對煤礦正常開采有重要的影響。通過裝備定位技術的應用，能夠為機械設備方的操作提供引導，以便在規(guī)范化的操作方式下，使設備按照特定的軌跡運行。此外，設備傾斜度也是工作人員重點關注的內容。相比地面定位，井下開采領域的定位難度有所增加。原因在于井下的空間關系復雜，缺乏適宜的參考物。為突破該瓶頸，部分煤礦開采企業(yè)考慮到中繼通信技術的應用，以GPS信號的方式達到井下定位的效果，但其在煤礦開采工作面中的可行性相對有限[3]。通信均為弱電信號，現(xiàn)場開采往往伴有明顯的電磁場干擾，在此特殊的通信環(huán)境下，接收信號時伴有明顯的噪聲，不利于設備的精準定位。從這一角度來看，盡可能消除干擾是提高設備定位技術應用水平的關鍵，在此方面仍有較大的探索空間。

2.5MOS智慧綜合管理技術依托煤礦開采核心技術，實現(xiàn)多系統(tǒng)管理操作平臺的有效應用，促進開采質量的提高。MOS智慧綜合管理技術頗具代表性，其側重于提升信息的規(guī)范化和信息化水平，能夠增強信息數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通特性，充分發(fā)揮出信息數(shù)據(jù)的應用價值。在應用統(tǒng)一化信息數(shù)據(jù)儲存方案后，能夠高效整合信息數(shù)據(jù)資源，針對其做妥善的處理，在安全的前提下高效傳輸信息數(shù)據(jù)，保證信息數(shù)據(jù)的應用價值得到有效的發(fā)揮。不僅于此，組態(tài)化和可配置的價值也將得到有效的彰顯，技術人員可更加深入地分析大數(shù)據(jù)，有效推動管理體系的高效化運行。

2.6地質雷達技術煤礦開采規(guī)模大、環(huán)境復雜，在應用智能化開采技術后，可在一定程度上保證開采質量，提高開采效率。除了前述提及的幾項煤礦智能化開采核心技術外，地質雷達技術也頗具代表性，原因在于其具有提高煤礦智能化開采效率的特點。煤礦開采活動于地層中進行，為了有針對性地進行開采，需要精準識別巖層內的煤層。在此方面，地質雷達技術的應用則顯得尤為關鍵，可以測定煤層的位置、厚度等基礎信息，再根據(jù)掌握的現(xiàn)場情況對液壓支架的高度做靈活的調整，進而有效進行煤礦開采。煤層偏差超出可控范圍時，不利于采煤機的高效運行，開采效果也容易因此而受到影響，乃至誘發(fā)截割巖層的情況。為此，可以考慮地質雷達智能化核心技術的應用，其各點在于可更加準確地判斷煤層的位置和厚度，若在該項技術的基礎上融合其他的技術形式，例如聯(lián)合應用紅外成像技術，將產生更加可觀的技術優(yōu)勢，采集到豐富的煤層相關信息，提高開采工作面周邊3D成像的精準度，無論對于提高開采質量和效率均大有裨益。集地質雷達核心技術及相關技術于一體后，能夠以3D立體的方式觀察煤層、頂板及煤層下巖層，有助于工程人員及時判斷現(xiàn)場開采情況，在掌握基礎條件后，采取相應的開采措施，保證開采質量、提高開采效率。

3結語

伴隨著煤礦智能化開采進程的持續(xù)推進，需要順時應勢地謀求發(fā)展，例如積極探索智能化開采核心技術的應用，包含井下環(huán)境監(jiān)測技術、井下信息分析技術、5G技術等。集多項技術的應用優(yōu)勢于一體，推動煤礦開采人工化向智能化的方向發(fā)展，實現(xiàn)保證開采品質、提高開采效率等多項效果。在未來的煤礦智能化發(fā)展進程中，相關技術人員仍需持續(xù)在技術領域耕耘，做到推陳出新，以技術促發(fā)展。

參考文獻

[1]秦志剛.煤礦智能化開采技術現(xiàn)狀及展望[J].礦業(yè)裝備,2022(2):190-191.

[2]辛文權.礦井智能化采煤進展與發(fā)展趨勢研究[J].礦業(yè)裝備,2022(1):234-235.

[3]裴新宇.煤礦智能化開采模式與技術路徑研究[J].西部探礦工程,2021,33(11):139-140.

作者:喬衛(wèi)民 單位:蒲縣宏源煤業(yè)集團富家凹煤業(yè)有限公司