智能化礦山與智能化開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展方向

智能化礦山與智能化開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展方向摘要：基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)等不斷創(chuàng)新優(yōu)化煤礦開(kāi)采技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)煤炭產(chǎn)業(yè)的智能化應(yīng)用和發(fā)展，不斷提升煤炭資源的開(kāi)采效率，建立更安全、更完善的煤礦生產(chǎn)體系，是保障我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)資源開(kāi)采安全性、調(diào)整我國(guó)能源資源結(jié)構(gòu)和促進(jìn)煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)水平快速提升的關(guān)鍵一步。傳統(tǒng)的煤炭開(kāi)采技術(shù)很難滿足現(xiàn)階段煤炭產(chǎn)業(yè)智能化應(yīng)用的基本需要。在此背景下，對(duì)煤礦智能開(kāi)采技術(shù)研究現(xiàn)狀及未來(lái)展望的分析探討，具備重要理論意義與現(xiàn)實(shí)價(jià)值。以智能化礦山建設(shè)為背景，介紹了基于5G通信技術(shù)的智能化礦山建設(shè)總體思路，并提出了具體建設(shè)方案，以供5G智能化礦山建設(shè)參考。關(guān)鍵詞：智能化；礦山；開(kāi)采技術(shù)；發(fā)展方向中圖分類號(hào)：ＴＤ８２３文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A引言我國(guó)智能化煤礦建設(shè)是基于礦山自動(dòng)化技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合而提出的，井工煤礦的最終目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)井下無(wú)人操作。智能化開(kāi)采已經(jīng)上升到國(guó)家層面，并成為行業(yè)共識(shí)，全國(guó)已掀起一股智能化開(kāi)采的浪潮，推動(dòng)我國(guó)煤炭工業(yè)的第四次技術(shù)革命。探究了煤礦智能化發(fā)展過(guò)程中精確定位系統(tǒng)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境檢測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)等開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行展望分析，旨在為不斷提高我國(guó)煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)的研究水平和應(yīng)用水平帶來(lái)更多的參考和借鑒。1煤礦智能化概述煤礦智能化是我國(guó)煤礦工業(yè)生產(chǎn)的全新形式，也是我國(guó)煤礦工業(yè)可持續(xù)性健康發(fā)展和穩(wěn)步發(fā)展的基礎(chǔ)支撐。煤礦智能化主要是將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及其他各項(xiàng)技術(shù)融為一體，形成更加標(biāo)準(zhǔn)、更加完善、更加一體、更加健全的覆蓋煤礦產(chǎn)業(yè)鏈全過(guò)程的全面感知體系，形成煤炭資源開(kāi)采的全數(shù)據(jù)傳輸通道，是為煤炭資源開(kāi)采的數(shù)據(jù)傳輸、應(yīng)用分析等提供數(shù)據(jù)支撐的服務(wù)平臺(tái)。煤礦智能化將大數(shù)據(jù)信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)融為一體，使煤炭資源的開(kāi)采過(guò)程更加自動(dòng)化、智能化和科學(xué)化，實(shí)現(xiàn)煤炭資源開(kāi)采過(guò)程的全過(guò)程管控與全流程控制，使煤炭資源的開(kāi)采效率能夠得到大幅度的提升，也把發(fā)生安全事故的可能性降到最低，保證煤炭資源開(kāi)采的安全性，為煤炭資源開(kāi)采企業(yè)提供更有力的安全保障，也為煤礦生產(chǎn)企業(yè)提升經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提供支持。另一方面，煤礦智能化體系的發(fā)展符合現(xiàn)階段我國(guó)環(huán)境保護(hù)的基本策略要求，能夠?qū)崿F(xiàn)煤炭資源開(kāi)采企業(yè)由傳統(tǒng)模式下的粗放型管理向綠色環(huán)保管理的工作模式的轉(zhuǎn)變。在此過(guò)程中，煤礦智能化能根據(jù)煤礦資源開(kāi)采不同階段的實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀，結(jié)合煤炭資源開(kāi)采初期、開(kāi)采中期和開(kāi)采末期的不同特征形成管理平臺(tái)，利用不同的管理功能形成不同的結(jié)構(gòu)服務(wù)，包括煤炭資源開(kāi)采過(guò)程中的綜合管理服務(wù)模塊、煤礦井下定位導(dǎo)航服務(wù)模塊、煤礦采掘運(yùn)輸信息傳輸和管理模塊、井下空間視頻監(jiān)控模塊、井下空間三維景象模擬模塊以及井下空間危險(xiǎn)系數(shù)感知示警模塊、智能化無(wú)人操作系統(tǒng)管理模塊等諸多方面的聯(lián)合運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)各模塊之間的相互連接和功能之間的相互依托，為順利開(kāi)展各項(xiàng)工作提供強(qiáng)有力的支撐。2煤礦智能化體系構(gòu)建2.1框架設(shè)計(jì)煤礦智能化涵蓋了煤礦生產(chǎn)作業(yè)的全部環(huán)節(jié)，并且不局限于開(kāi)采、掘進(jìn)等工作方式的智能化，還需要實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)信息智能化感知、生產(chǎn)系統(tǒng)智能化管理以及數(shù)據(jù)信息的有效處理、高效率傳輸體系建設(shè)、決策智能化控制等諸多方面。根據(jù)智能化建設(shè)綜合規(guī)劃，可將其概述為下述幾大層面：（1）感知層。感知層以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)，通過(guò)一定設(shè)備將前端感知相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面收集，也是智慧礦山和智能化開(kāi)采的基礎(chǔ)保障。（2）傳輸層。傳輸層是連接感知層和數(shù)據(jù)支撐層的橋梁，通過(guò)井下視頻無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、有線專網(wǎng)等將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效、穩(wěn)定傳輸。（3）數(shù)據(jù)支撐層，通過(guò)企業(yè)基礎(chǔ)信息、共享信息、業(yè)務(wù)信息等建立的專門數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用的有效融合。（4）應(yīng)用決策層。主要指對(duì)不同業(yè)務(wù)部門提供按需服務(wù)，通過(guò)地質(zhì)信息、智能化生產(chǎn)、運(yùn)輸、加工及調(diào)度管理提高安全生產(chǎn)管理水平，為智慧決策提供支持，并通過(guò)門戶網(wǎng)站、APP等進(jìn)行展示，滿足企業(yè)不同用戶的個(gè)性化需求。2.2關(guān)鍵技術(shù)建設(shè)首先要實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、5G技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)和煤礦智能化設(shè)備、設(shè)施的有效融合，有效解決系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理決策以及計(jì)算中存在的問(wèn)題，其研究的深度和廣度對(duì)智慧煤礦的建設(shè)效果有決定性作用。（1）物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，結(jié)合不同區(qū)域礦井的不同特點(diǎn)、工作人員、設(shè)備等管控對(duì)象，提高物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使用水平，對(duì)關(guān)鍵位置進(jìn)行身份表示及有效感知，實(shí)現(xiàn)感知與連接，并通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析和決策，建立協(xié)同智慧機(jī)制，打破時(shí)間、地點(diǎn)、人物的限制，實(shí)現(xiàn)信息的連接和交互。（2）大數(shù)據(jù)技術(shù)。因?yàn)樵趯?shí)際工作過(guò)程中需要使用較多的傳感器設(shè)備，因此需要通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)存、分析及管控。將傳感器數(shù)據(jù)信息、監(jiān)控視頻信息以及人工形成的數(shù)據(jù)整合至大數(shù)據(jù)平臺(tái)，保證其全面性。同時(shí)還需要注重?cái)?shù)據(jù)的挖掘，探索其背后規(guī)律，為安全管理及決策工作提供重要參考依據(jù)。（3）人工智能技術(shù)。人工智能技術(shù)具有計(jì)算、模擬及自主學(xué)習(xí)決策的特點(diǎn)，需要以GIS空間分析技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)相關(guān)工作進(jìn)行優(yōu)化，保證開(kāi)采模式的自動(dòng)化生成及更新。同時(shí)還需要與礦山有效融合，如感知層、數(shù)據(jù)支撐層及決策層，尤其要注重利用人工智能技術(shù)進(jìn)行故障檢測(cè)、診斷等。（4）云計(jì)算技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)能夠保證監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、傳感數(shù)據(jù)的高效流通處理，能夠幫助工作人員在短時(shí)間內(nèi)處理相關(guān)問(wèn)題，在該項(xiàng)技術(shù)的引導(dǎo)下，為資源的儲(chǔ)存、傳輸和管理提供了巨大的便利。（5）5G技術(shù)。5G技術(shù)主要指礦用5G技術(shù)，具有傳輸速率快、通話質(zhì)量高等優(yōu)勢(shì)，但是其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本較高。因此需要加大研究力度，提高其應(yīng)用水平，保證傳輸?shù)姆€(wěn)定性。2.3災(zāi)害治理永遠(yuǎn)是礦井智能化工作的前提智能化環(huán)境感知代替不了災(zāi)害治理，災(zāi)害治理達(dá)標(biāo)是礦井安全生產(chǎn)的前提，否則智能化礦井的安全運(yùn)行就不會(huì)實(shí)現(xiàn)。２０２１年初以來(lái)，全國(guó)多處煤礦出現(xiàn)的煤與瓦斯突出、礦井突水等事故，再次給我們敲響了警鐘。安全大于天，加強(qiáng)災(zāi)害治理的基礎(chǔ)理論研究，強(qiáng)化日常管理，夯實(shí)煤礦安全生產(chǎn)與監(jiān)督管理的長(zhǎng)效機(jī)制，仍是企業(yè)安全生產(chǎn)的根本。以技術(shù)為支撐，以精細(xì)管理為抓手，以裝備為保障，三者并重，實(shí)施“人－機(jī)－環(huán)－管－物”的閉環(huán)管理，才能徹底消除安全隱患，智能化礦井才能根基牢固。因此對(duì)災(zāi)害治理的達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)，應(yīng)作為智能化礦井建設(shè)的前置條件，實(shí)行安全一票否決。結(jié)束語(yǔ)總而言之，煤礦智能化發(fā)展是不斷提高煤礦機(jī)械化水平和自動(dòng)化能力的大環(huán)境下的重要延伸，是煤礦產(chǎn)業(yè)升級(jí)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要內(nèi)容。在當(dāng)前煤礦智能化發(fā)展過(guò)程中，對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題要有清醒認(rèn)識(shí)，發(fā)展中要圍繞核心、突出重點(diǎn)，解決難點(diǎn)痛點(diǎn)問(wèn)題，以期使煤炭企業(yè)的智能化礦井建設(shè)之路更加平穩(wěn)健康發(fā)展，企業(yè)職工能獲得更多的幸福感、自豪感，國(guó)家能源安全的“壓艙石”也能更加穩(wěn)固。參考文獻(xiàn)[1]王林.煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望[J].石化技術(shù),2020,27(12):179-180.[2]和蘭根.煤礦智能化綜采工作面設(shè)計(jì)初步探究[J].能源與節(jié)能,2020(12):12-13+85.DOI:10.16643/ki.14-1360/td.2020.12.006.[3]田立貞.煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望[J].當(dāng)代