煤矿掘进智能化发展趋势

魏延杰

摘要：在科学技术不断进步的今天，煤矿掘进智能化技术已经成为了产业发展中的一个重要潮流。这些技术的好处是显著提高了生产效率、加强了作业安全和降低了矿工劳动强度。智能化掘进主要是靠自动化设备，机器人技术、信息技术及数据处理能力、远程监控及控制系统等。今后发展重点是技术革新、受政策支持、行业标准等因素驱动、结合智能化技术、环境保护等措施，使煤矿掘进可持续发展。

关键词：煤矿智能化；掘进技术；生产效率

引言

在煤炭行业中，智能化技术集成与应用已经成为产业转型与提升的关键驱动力。煤矿掘进作业采用高度自动化、智能化设备后，不但促进效率的提高，而且还能降低人力成本，同时保证生产安全。紧跟技术创新的脚步，煤矿企业正逐步向高科技产业转型，智能化掘进技术发展成为这一转型的核心因素。

1. 煤矿智能化掘进技术的优势

1.1 提高生产效率

将智能化掘进技术运用到煤炭生产当中，能够显著提高开采速度与开采效率。通过采用自动化的掘进设备，例如连续矿工和长壁采煤机，煤炭在切割、装载和运输等各个环节都能实现无缝对接，从而缩短了作业过程中的停顿时间。采用智能传感器及实时数据分析系统，使操作能在煤层厚度及硬度最优情况下完成，使装置工作性能达到最优。更进一步，智能化系统可以通过采集并分析煤矿生产中各个环节的数据来对生产计划进行预测与调整，保证设备与人员的最佳配置，显著改善生产连续性与自动化程度。所以智能化掘进技术在提高个别作业面开采效率的同时还能提高煤矿整体生产能力。

1.2 保障作业安全

该智能化系统通过整合先进的监控和预警机制，可对煤矿内部气体浓度，温度和压力等诸多参数进行实时监控，并对潜在危险情况做出预报。另外，该智能化设备能够代替人工作业于危险环境下，若遇瓦斯超标或者顶板不正常时，机器人能够即时启动应急程序以降低事故风险。同时智能掘进设备缩短了人在高风险区域内的工作时间，显着降低了意外发生几率。通过远程控制中心使操作人员能够在安全环境中开展作业指导与监控工作，使煤矿作业安全保障得到显着加强。

1.3 降低劳动强度

传统煤矿作业通常环境比较恶劣，工作条件比较困难，自动化以及智能化设备的使用，能够代替人工完成部分高强度以及重复性工作。如采用自动化支架，既提高支撑作业速度，又降低职工从事高强度体力劳动所需时间，切实减轻职工身体负担。同时智能化控制系统使工人能够在更舒适、更安全的条件下通过操作面板或者遥控设备执行复杂作业程序。另外，由于智能化技术的发展，预计今后还会有更高一级的自动化，职工劳动强度会进一步减轻，工作环境与条件会明显改善。

2. 煤矿智能化掘进技术的关键技术

2.1 自动化设备与机器人技术

自动化设备和机器人技术是煤矿智能化掘进的核心。综采机，掘进机和其他现代掘进设备都已高度自动化，能够不需要人工直接介入就能完成煤炭采出工作。这些装置一般都安装了智能传感器，可实时监控煤层厚度，硬度等重要参数，自动调节切割深度及推进速度以满足各种开采条件。另外，煤矿机器人技术的运用也逐渐向更多环节延伸。比如探测用地下无人机可进入窄小或者危险地区开展地质勘查工作，机械手臂则可在地下复杂环境下完成钻孔和安装支护工作。这类机器人一般都具有很高的灵活性与适应性，可以在人很难操作的情况下自主地进行工作，大大提高了工作的精确性与效率。煤矿机器人也可以完成危险性较大的工作，例如瓦斯检测、清理等，减少了人与人之间的直接接触以及降低了作业风险。

2.2 信息技术与数据分析

首先对煤矿生产过程进行实时监控，在煤矿各个关键节点设置传感器可以实时采集有关设备状态，作业环境，生产效率等方面的信息。通过网络将这些数据传输到数据中心，并运用大数据分析技术对其进行深入剖析，确定可能存在的生产瓶颈或者隐患。另外，信息技术使煤矿管理者可以借助数据可视化工具对矿井整体生产情况进行直观掌握，其中包括矿井内的人员分布，设备运行状态以及环境参数。这些手段也为预测性维护提供了见解，有助于管理者作出更科学决策。数据分析用于智能化掘进，也表现为优化生产计划，提升资源利用率。利用历史数据进行分析，能够准确地计算出最佳开采时机，开采方法以及开采路径，从而达到有效开采资源的目的。

2.3 远程监控与控制技术

在煤矿智能化掘进过程中，远程监控和控制技术又是一个关键环节。该技术使操作人员可以在地面控制中心通过监控系统对井下机器设备实施实时监测与监控。高清摄像头及传感器把井下作业情况实时传输给地面控制中心，操作员可通过收到的录像及数据对设备进行现场般作业，完成繁杂掘进任务。远程控制系统一般是将无线通信技术与自动控制技术相结合，使操作人员能够在安全环境下精细作业。以远程操作掘进机为例，它能够不需要人的直接介入就能完成钻爆，装运等任务。这样既能提高作业效率又能极大地降低作业安全风险。该技术的深入发展也牵涉到网络技术稳定性，数据传输安全性等。在5G等高速网络技术应用的背景下，远程监控与控制系统响应速度快、可靠性会进一步提高，从而为煤矿智能化掘进奠定更扎实的技术基础。

3.煤矿掘进智能化的未来发展趋势

3.1 技术创新与突破

展望未来，煤矿智能化掘进技术创新会不断打破现有局限，促使行业步入自动化和智能化新时代。掘进机器人自主性与智能决策能力有望显著提升，从而实现在更为复杂地下环境下自主运行，降低人工依赖性。其中会包括机器学习，传感器技术，计算机视觉，自主导航等等诸多领域的发展。就自动化设备控制系统而言，会倾向于使用更先进的算法来促进极端情况下设备可靠性与效率。比如，经过深度学习优化后的控制算法可以对复杂数据进行实时处理并准确地控制设备的运行，继而降低误差和事故。另外，量子计算应用还有可能对数据处理与运算速度产生革命性提高，从而使实时数据分析与决策支持更有效率。随着无线通信技术特别是5G及未来6G技术的进步，煤矿掘进自动化系统会达到数据传输效率更高、延迟更小、支持远程控制操作更复杂等特点。这样可以进一步促进远程作业中心，使其能够更集中地、更有效地进行管理和运作。

3.2 政策支持与行业标准

在促进煤矿智能化掘进技术进步过程中，政策的指导与扶持是关键要素。今后，政府有望在资金支持，税收优惠，研发补贴等方面推出更多的推动矿业自动化，智能化发展的政策。这些举措将加快技术研发与运用，促进煤矿企业转型升级发展。与此同时，在科技不断发展的今天，制定和完善行业标准就变得更加重要。国际及国家层面标准化组织都会针对智能矿山建立一系列新标准，内容涉及到设备互操作性，数据安全，远程操作以及环境保护。这些准则有利于保障技术可靠性与兼容性，推动全球煤矿智能化技术协同进步与应用。

3.3 智能化与环保的结合

智能化和环保，是今后煤矿掘进发展的两个目标。伴随着世界范围内对于环境保护需求的不断增加，煤矿智能化技术中也逐渐融入了环保理念。在这种发展趋势之下，智能化掘进技术会更加重视对资源的有效利用以及对环境的影响最小化。今后煤矿会采用智能系统对煤炭资源进行优化开采，在降低资源浪费的前提下，通过精确控制降低对环境的污染。如通过智能预测与监控技术降低粉尘及有害气体生成、绿色开采等。除此之外，智能系统也有助于废物的回收和再利用，例如综合利用煤矸石，从而降低对环境造成的损害。从能源消耗情况来看，智能化技术有助于煤矿获得较高能效，并通过对设备进行优化操作来降低不必要的能量消耗。与此同时，今后煤矿企业或许还将更多地利用太阳能、风能等可再生能源来降低煤炭行业的环境效应。

结束语

总之，智能化掘进技术给煤矿行业带来革命性变革。经过不断地技术迭代与革新，煤矿作业在今后会变得更安全，更有效，更环保。伴随着政策的指引以及行业标准的制定，智能化掘进技术必将推动煤炭行业持续健康地发展，同时实现对煤炭资源的有效开采。

参考文献

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