有關(guān)煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)思考

有關(guān)煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)思考百色雙田礦業(yè)有限公司躍進(jìn)煤礦廣西百色533000

摘要：近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，對(duì)煤炭資源的需求也越來(lái)越高，當(dāng)前全世界的煤炭資源儲(chǔ)量都在急劇減少，因此若想滿足國(guó)家發(fā)展對(duì)煤炭資源的需求，就必須大力開(kāi)展相關(guān)技術(shù)研究，同時(shí)由于煤炭生產(chǎn)的危險(xiǎn)性非常高，一旦在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)任何疏忽都很容易引發(fā)嚴(yán)重后果。在開(kāi)展煤炭生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)提高對(duì)安全管理的認(rèn)識(shí)，并且將安全管理各項(xiàng)規(guī)章制度充分落實(shí)，因此為了推動(dòng)我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，非常有必要對(duì)相關(guān)開(kāi)采技術(shù)和安全生產(chǎn)管理辦法進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：煤礦智能化；開(kāi)采技術(shù)；思考引言因煤礦開(kāi)采成本的增加和國(guó)家對(duì)于節(jié)能減排的政策要求，在煤礦開(kāi)采上，如何更好地提升效率，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)是煤礦開(kāi)采接下來(lái)的重要研究方向。20世紀(jì)90年代，部分學(xué)者提出采礦智能化的概念，為實(shí)現(xiàn)無(wú)人化綜合開(kāi)采做出積極貢獻(xiàn)，相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)也被陸續(xù)研究出爐。智能化采煤技術(shù)通過(guò)結(jié)合人工智能，以智能采煤機(jī)器、智能液壓支架等煤礦挖掘設(shè)備為核心，結(jié)合遠(yuǎn)程監(jiān)控，利用自動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)行煤礦的開(kāi)采。這種方式不僅可以減人增效、節(jié)能減排，也能保證采煤安全性，是信息化和工程化相結(jié)合而帶來(lái)的煤礦開(kāi)采技術(shù)改革和創(chuàng)新，也是推動(dòng)采礦產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的又一創(chuàng)舉。1存在的問(wèn)題到目前為止，我國(guó)煤礦的智能化建設(shè)已初見(jiàn)效果，只是其中還存在諸多需要排除的問(wèn)題。因此必須了解到煤礦的智能化建設(shè)依然處在萌芽期，而其中的問(wèn)題重點(diǎn)有三：（1）并沒(méi)有真正做到全過(guò)程的智能化生產(chǎn)。因?yàn)榈V下生產(chǎn)境況十分惡劣，所用技術(shù)手段又具有一定局限性，因此大部分開(kāi)采環(huán)節(jié)都必須獲得人力支持，比如在帶上或者是煤礦巷道的操控中心控制機(jī)械來(lái)割煤。（2）僅有一小部分煤礦進(jìn)行了推廣使用，技術(shù)難度大。想要完成煤炭資源的智能化生產(chǎn)，就必須在煤礦的地上和地下建立網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，但是大部分煤礦目前均無(wú)法做到。（3）并沒(méi)有建立對(duì)應(yīng)且一致的智能化生產(chǎn)準(zhǔn)則。雖說(shuō)目前智能化生產(chǎn)模式已經(jīng)在很多煤礦獲得了運(yùn)用，但怎樣確保智能化生產(chǎn)設(shè)施擁有較強(qiáng)的適用性，還沒(méi)有更好的答案。因此，我國(guó)要想完成所有煤礦的智能化生產(chǎn)改革是比較困難的。2有關(guān)煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)思考2.1多信息融合的協(xié)同控制技術(shù)構(gòu)建多傳感器信息融合系統(tǒng)主要是根據(jù)多源信息的特征，如：所具備的相關(guān)性、關(guān)聯(lián)性。技術(shù)人員在采用融合算法，得出全年的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而開(kāi)展更加精準(zhǔn)、智能化的煤礦開(kāi)采、檢測(cè)、識(shí)別和探測(cè)等，從而使得相關(guān)人員依托智能化水平提升智能決策的能力。信息融合協(xié)同技術(shù)主要是相關(guān)技術(shù)人員在借助該系統(tǒng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)開(kāi)展協(xié)同管理，對(duì)各項(xiàng)信息開(kāi)展融合計(jì)算，得出最終的多信息計(jì)算結(jié)果后實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采各項(xiàng)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)管理和控制，在短時(shí)間內(nèi)完成預(yù)期任務(wù)后，促進(jìn)各項(xiàng)設(shè)備的順利運(yùn)行。這就可以看出協(xié)同管理和控制的過(guò)程中主要應(yīng)用任務(wù)協(xié)同模式對(duì)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一控制，完成同一個(gè)任務(wù)。同時(shí)，協(xié)同控制時(shí)還可以應(yīng)用協(xié)同模式，即該模式分為檢修模式協(xié)同、工作模式協(xié)同、停產(chǎn)模式協(xié)同等。例如：煤壁片幫進(jìn)行分析，該系統(tǒng)中的超前壓力信息在發(fā)出報(bào)警信息后，系統(tǒng)給出相應(yīng)的指令，在開(kāi)展圖像分析時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員借助傳感器（煤層圖像、斷面頂板圖像）等進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，在對(duì)其中的圖像進(jìn)行有效識(shí)別后，使得圖像清晰度和分辨率得到提升，使得技術(shù)人員在觀測(cè)時(shí)更加精準(zhǔn)。針對(duì)護(hù)幫板的保護(hù)，技術(shù)人員需要觀測(cè)護(hù)幫板的護(hù)幫強(qiáng)度，在對(duì)液壓支架初撐力自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)，保障傳感器與相關(guān)設(shè)備運(yùn)行保持聯(lián)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)護(hù)幫板的有效保護(hù)。2.2充填開(kāi)采技術(shù)傳統(tǒng)煤礦開(kāi)采階段，由于未按照要求對(duì)開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行保護(hù)，不僅會(huì)造成環(huán)境污染，而且還會(huì)影響煤礦開(kāi)采效率，這就使得充填開(kāi)采技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。在充填開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用階段，需要結(jié)合實(shí)際來(lái)對(duì)填充物進(jìn)行合理選擇，以此來(lái)達(dá)到預(yù)期的充填效果。如今，常用的填充物有矸石填充、膠結(jié)填充、粉煤灰充填等。通常情況下，膠結(jié)填充法可以確保填充的穩(wěn)定性其常見(jiàn)的材料有，水泥材料、膠結(jié)劑及骨料等，其可以達(dá)到提高煤礦充填效果。而粉煤灰填充也可以達(dá)到預(yù)期的充填目的，并實(shí)現(xiàn)對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境的有效保護(hù)，具有比較高的成本控制價(jià)值。2.3工作面回采探測(cè)技術(shù)開(kāi)采設(shè)備在作業(yè)期間，必須對(duì)采煤工作面的推進(jìn)方向進(jìn)行不間斷的檢測(cè)，重點(diǎn)是進(jìn)行煤矸檢測(cè)，而這一檢測(cè)環(huán)節(jié)則主要是對(duì)矸石與煤進(jìn)行區(qū)分，降低回采期間煤矸石的產(chǎn)量。現(xiàn)階段，已經(jīng)將光譜分析技術(shù)運(yùn)用到了矸石與煤的區(qū)分工作中，比如：拉曼光譜技術(shù)、激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)和太赫茲技術(shù)等。但是如何更加精準(zhǔn)的區(qū)分各種礦石與煤仍然屬于一個(gè)難度較高的問(wèn)題，必須在技術(shù)上有所突破。在煤礦開(kāi)采期間，煤巖的分界面會(huì)直接影響到采煤機(jī)的采動(dòng)高度。因此，必須精準(zhǔn)判定巖層與煤層之間的界限。在界限的斷定上通常會(huì)用到電磁波探測(cè)技術(shù)。經(jīng)過(guò)分析電磁波訊號(hào)在煤層中的傳播時(shí)長(zhǎng)與電磁波的推進(jìn)速度便能夠計(jì)算出煤層的大致厚度?，F(xiàn)階段，對(duì)超電磁波探測(cè)技術(shù)的運(yùn)用比較普遍，最深可以探測(cè)到地下30m，最低也可以探測(cè)到地下4m的深度。但該技術(shù)僅能運(yùn)用到煤層較為規(guī)整、完好的環(huán)境中，如果在破碎的煤層中進(jìn)行運(yùn)用就會(huì)出現(xiàn)較大誤差。所以，研發(fā)出能夠在惡劣環(huán)境下對(duì)煤層厚度進(jìn)行精準(zhǔn)探測(cè)的技術(shù)是非常關(guān)鍵也是十分困難的。2.4復(fù)雜環(huán)境下的智能化綜合技術(shù)應(yīng)用在一些地質(zhì)條件較為復(fù)雜、容易產(chǎn)生災(zāi)害的礦區(qū)，在引入和應(yīng)用智能采煤技術(shù)時(shí)，需要考慮到當(dāng)?shù)厍闆r，建立健全安全保障機(jī)制，并將收集到的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行效益分析，比如：采用適用性強(qiáng)、靈活性高的遙感技術(shù)。在煤礦開(kāi)采期間，要為所有的地面、巷道和高危作業(yè)區(qū)部署完善網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備。在智能化開(kāi)采控制裝置的基礎(chǔ)之上，可以建立一套系統(tǒng)性的通用性可視化控制裝置，將采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)、供電系統(tǒng)、送煤機(jī)等形成統(tǒng)一整體，便于統(tǒng)一掌握和控制，確保設(shè)備穩(wěn)定安全運(yùn)行，也有助于形成網(wǎng)絡(luò)化的信息綜合評(píng)價(jià)。2.5刨煤機(jī)采煤技術(shù)在煤礦開(kāi)采階段，由于煤層厚度存在差異，此時(shí)就需要結(jié)合煤礦開(kāi)采特點(diǎn)來(lái)合理選擇采煤技術(shù)。如果煤礦每層厚度比較薄時(shí)，或厚度相對(duì)比較中等時(shí)，一般會(huì)選擇刨煤機(jī)采煤技術(shù)。在刨煤機(jī)采煤技術(shù)實(shí)際應(yīng)用階段，其可以開(kāi)采每層特別薄的煤礦，最小開(kāi)采厚度可達(dá)到0.6m。通常情況下，在刨煤機(jī)采煤過(guò)程中，每一刀的切割深度一般可以達(dá)到25cm，而切割速度可以提升至3m/s，從而有效提高煤礦開(kāi)采效率。如今，在刨煤機(jī)采煤工藝中，借助智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤過(guò)程的有效控制，這樣既可以為其它區(qū)域煤礦開(kāi)采提供借鑒，而且還可以提高刨煤機(jī)采煤智能化水平，進(jìn)而在降低煤礦企業(yè)采煤成本的同時(shí)，提高煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)語(yǔ)我國(guó)煤礦對(duì)智能化開(kāi)采技術(shù)的大力推進(jìn)，為煤炭行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供了一次絕好的機(jī)會(huì)。煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)的革新對(duì)促進(jìn)煤礦產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型和發(fā)展發(fā)揮著重要作用。智慧煤礦也成為未來(lái)主要發(fā)展趨勢(shì)，智能化開(kāi)采作為其主要核心技術(shù)，我們需要緊緊抓住信息技術(shù)和5G技術(shù)帶來(lái)的發(fā)展契機(jī)，將煤炭開(kāi)采和數(shù)字化礦山的建設(shè)融為一體，借助人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)等促進(jìn)傳統(tǒng)開(kāi)采礦業(yè)的改革和創(chuàng)新，從而構(gòu)建更加高效的智慧煤礦，實(shí)現(xiàn)智慧煤礦的可持續(xù)發(fā)展。參考文獻(xiàn)[1]唐恩賢,張玉良,馬騁.煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2019