煤矿智能化开采关键核心技术探究

肖绪宁

摘要：科学技术的快速发展，智能化技术快速的在煤矿开采中应用。基于此，从煤矿智能化开采的重要性、煤矿智能化开采中关键核心技术及发展趋势展望方面进行了探讨，希望让各行业人员充分认识到智能科技和煤矿资源开发利用的协同重要性，尽快实现煤炭行业智能化绿色转型升级，推动中国煤矿智能化、高质量发展。

关键词：煤炭行业；煤矿生产；智能化开采技术

引言

煤炭资源的开发和利用促使中国经济得到快速发展，进一步提高了中国的发展水平，为国家建设社会主义现代化强国奠定良好的基础保障，同时也是中国实现中华民族伟大复兴的有力支持。煤矿在实际开采过程中，由于其地质环境存在一定的复杂性、多样性及不确定性，在处理不当的情况下极有可能诱发安全事故，不仅会造成一定的经济损失，甚至会严重伤害到作业人员。因此，在科技的推动下，煤矿将智能化开采技术逐渐应用在煤炭生产中。煤矿智能化建设目标是有效融合人工智能、云计算、工业物联网、机器人、大数据、智能装备等，形成的智能煤矿具有全面感知、分析决策、实时互联、协同控制、动态预测的特点，使煤矿的采掘、运输、供电、通风、排水、经营管理等过程实现智能化，提升煤安全生产水平，实现减人增效的目的。

1煤矿智能化开采的重要性

当前，化石资源后期的开发进程中，都需要依靠矿井的开采。矿井开采中，存在井下积水、瓦斯爆炸、煤灰粉尘等危害，这些问题阻碍了煤炭开采工作的顺利进行，严重的会威胁工作人员及周边地区的安全。由此可见，煤炭开采难度之大，风险之高，对煤炭开发管理工作要求极高，不少矿井因此升级与改革生产工艺技术和开发方法，以逐步降低煤炭开采过程中的事故发生率，改善煤炭开采的安全问题。

2煤矿智能化开采中关键核心技术

2.1设备位置和姿态监测技术

井下综采设备的智能控制需要应用监控技术，并通过设备的姿态测量和感知为综采作业提供参考。在地质条件、位置等因素的影响下，井下开采面临着更加严峻的环境。为了实现综采过程中检测设备的实时、准确运行，需要应用可靠性高、精度高的定位导航系统。在开采过程中，应用高清摄像设备和三维激光扫描设备对整个开采过程进行动态扫描，将井下扫描数据转换为基于系统平台的三维井下模型，绘制出准确合理的工作面图。同时，在设备位置和姿态监测过程中，传感器易受灰尘影响，因此有必要应用本地安全数据传感器，通过防爆除尘获得工作面的清晰图像。此外，综采设备位置和姿态监测的发展还涉及惯性导航、激光扫描、机器视觉等技术的集成应用。在综采设备上安装了高精度传感器，通过综合信号监测，可以实时动态获取设备的位置和姿态。在全面收集3D地图、倾角、设备行程、压力等信息的基础上，基于3D场景建模，借助动态测绘和视频增强技术，合理构建工作面模型，通过3D模型显示综采设备的位置和姿态。

2.2井下环境检测

在智慧煤矿建设中，煤矿开采需要井下环境检测技术支持。由于煤矿井下作业环境潮湿，周围电磁环境具有复杂性，可能影响传统探测技术的应用。因此，在智能化开采逐步实现过程中，井下环境检测技术成为实现井下实际情况分析的主要技术之一，环境检测与智能探测技术是井下环境感知不可缺少的核心技术。在环境检测技术中涵盖了高精度穿透技术与采掘传感器技术，包括煤炭探测与特定物理环境探测技术。在技术综合运用下能够将井下复杂的环境信息成功传输至数据系统，也能够获得极端环境信息，完成煤矿开采直接探测。在智能探测技术中，主要有３种技术，具体如下：①煤矸放落自动识别技术，可以完成煤层内矿物质具体成分的分析。在该技术发展与应用过程中，如若出现技术方面问题，需要采用飞秒脉冲下的电场完成煤层内部物质结构鉴定与全面分析。因此，技术应用难度相对较大，操作必须专业，具有操作难的特点；②超前探测技术精准度极高，获得结果较为精确，无需提前分析物质成分，对应用环境与条件没有过多要求；③煤岩分界技术，依托单天线完成信号的发送与接收，还会通过多普勒雷达脉冲接收工作信号。因为，工作信号一旦与煤岩层进行接触，势必出现信号减弱情况，同时直接反射回发射区域。在这一过程中，智慧煤矿系统会对煤层与岩层做到精准区分。反射波波长与频率的变化可以让系统完成煤层与岩层分界面的准确判断。但要考虑到煤层实际厚度会影响反射波波长，同时发射波会给反射波频率带来不同程度影响，应寻找突破点，助推智能探测技术持续发展。

2.3设备智能化自动诊断技术

煤矿的采掘环境一般比较恶劣，不仅会降低设备工作效率，缩短设备使用寿命，还会影响作业人员的身心健康。煤矿智能化开采技术的应用中，可以通过先进的设备和技术实现自动诊断功能，而且还可以日常监测设备的运行状态。发生故障时，系统能自动检测并发出相关指令，防止设备故障扩大化，从而进一步保障设备运行效率。如果有恶劣天气出现，通过智能化自动诊断技术可以立即停止开采工作，避免设备因受到外界因素的影响而损坏。

2.4智能探测技术

在煤炭挖掘工程中，智能检测手段一般包括煤岩界限识别技术、煤矸放落自动识别、超前检测技术等。第一，煤岩界限识别技术。这种技术通过一个双极化天线和多普勒雷达的脉冲来发射和接收信息。当识别信息靠近煤层岩石后，该信息将衰减并反弹回到原发射部位。这样能辨别煤层的岩石层。在识别技术中，可以利用反射信号的长度和频谱来确定煤炭和岩层之间的边界，不过反光波的长度和频谱会受透射波长和煤层厚度的干扰。第二，化学超前检测技术。该技术精度较高，应用范围广泛。它无须预先对目标物质的化学成份进行分析，因此在各种条件下均可以应用。

3发展的必然趋势

智能矿井和智能采矿技术在发展的过程中，重点是把多种新科技形式融入到生产中，并逐步改善其智能化与自动化的生产模式，以达到良好的生产和社会效益。智能矿井和智能化采矿技术的主要发展方向，包括以下几个方面。第一，智能矿井和智能采矿技术的发展重点，是在根据煤层地质要求，研究出精准度较高的勘探技术、分析挖掘技术以及环境监测技术等，同时针对煤炭开采的实际情况，建立开发预案，使得各项工作都能顺利进行。通过先进技术能有效减少生产成本，可以降低安全风险。对危险点与故障点加以正确的定位，防止异常情况的发生。第二，面对特殊和复杂较强工业生产现状，智能矿井采矿生产技术通过智能化识别和分析，能够有效地实施远程系统控制，从而增强各生产设备间的联系性，进而提高智能矿井与智能采矿技术的应用。第三，通过智能矿井采矿生产技术的使用，将能够减少对煤炭资源的大量耗费，从而达到更加绿色、环保的生产模式，推动煤炭产业进一步呈现健康、可持续性的发展模式。此外，智能矿井和自动化采矿能够根据生产现场的情况，采取适当的资源调度，对其出现的异常现象及时加以适当的处理，以减少发生意外的可能性，从而确保企业以安全生产模式运营。

结束语

智能化开采煤矿是煤矿产业发展的必然趋势，各个煤矿企业要跟得上智能化发展的脚步，积极运用各种先进的信息技术。在开采煤矿作业中，充分利用数字化等先进技术，突破智能化开采缺乏的关键核心技术，逐步优化以往煤矿开采方式，提高煤矿资源的开采质量，保证一线工作人员的生命安全，推动煤矿产业的可持续发展。

参考文献

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