智慧煤矿与智能化开采关键核心技术研究

智慧煤矿与智能化开采关键核心技术研究

高翔

山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司 042100

摘 要: 智能时代的到来正在不断的改变煤矿开采的技术，研究智慧煤矿与智能化开采技术是未来煤矿开采的发展方向，本文将简要介绍智慧煤矿的基础与建设平台，并分析煤矿智能化开采关键技术，寻找智能煤矿开采技术的发展路径。

关键词: 智慧煤矿; 智能化开采;关键开采技术

即使是在可再生能源大力开发的今天，煤炭依旧是未来很长一段时间内的能源结构中占据主要地位。我国经济的增长离不开能源的支撑，我国是煤炭能源大国，也是煤炭能源使用大国，只有发展智能煤矿，不断提高煤矿能源的开采技术，我国才能转变为煤炭能源利用大国。近年来我国在智慧煤矿领域取得了不少的成就，建设完善了智能煤矿基础设施，希望形成全新的煤矿产业链。

1 智能煤矿与智能煤矿的平台建设

1.1 智能煤矿内涵

智能煤矿的概念是基于目前社会热点名词：大数据、人工智能等发展而来的，发展智能煤矿其实就是将这些先进的智能理念融入到煤矿产业链中，使煤矿勘测技术更精密、煤矿开采技术更高效、煤矿利用率更高，煤矿更安全、节能。自动控制和绿色安全是智能煤矿的主要特点，实现智能煤矿，需要记住三点：第一，克服多元异构数据和煤矿信息的动态管理按问题；第二，克服开采系统与智能控制的问题；第三，重视煤矿设备维护检修。智能煤矿概念的提出将为能源发展拓展更多的可能性。

1.2 智能煤矿基础设施建设

智能煤矿想要发展，首先需要以智能煤矿概念为指导进行智能煤矿的相关基础设施建设，创建智能煤矿工作平台。智能煤矿有八大基础平台，这里笔者做些简要介绍。第一个基础平台是MOS（智能煤矿多系统综合管理操作平台）平台，MOS的主要作用是协同其他设备完成对煤矿的感知、数据采集等任务。由于MOS的“监控”作用，在建设MOS平台时需要特别注意数据的管理传输。第二个基础平台是通信管理平台，通信管理平台主要实现的功能是智能煤矿设备间的指令传送，是智能煤矿实现精准控制的基础。所以在建设通信管理平台是一定要注意防干扰。第三个基础平台时动态信息管理平台，该平台需要在MOS和信息管理平台的基础上建设，是实现矿井挖掘数据实时更新和分析的重要手段。第四个基础平台是远程操作平台，远程操作平台是智能煤矿的安全壁垒，其视频增强技术和压缩技术能够提供给人们良好的地下视野，反应矿内环境，及时预警。第五个基础平台预警系统，预警系统主要负责智能煤矿的安全工作，通过智能分析矿内各种危险源来提前预知危险，能大大提高矿井内的安全程度。第六个基础平台是无人操作管理平台，煤矿开采过程中很多危险的工作在智能煤矿这里是要用机器人代替的，无人操作管理平台的主要任务就是代替人工。第七个基础平台机器人群协同管理操作平台，该平台主要应用传感技术实现井下机器人群的控制。第八个基础平台是矿金设备管理平台，主要任务是实现矿内设备的维护和检修。这八个基础平台是智慧煤矿的重要基础设施，同时也为智能化开采技术提供基础便利。

2 关于智能化开采核心技术的分析

煤矿开采技术是煤矿发展的关键，目前智慧煤矿在智能化开采核心技术方面的研究取得阶段性成果，但是仍有许多不足，在具体工作中有层出不穷的情况，尚不能大量投入在实际的煤矿开采。矿井内的环境复杂，简单的智能化无法应付多变的矿井情况，核心开采技术仍需进一步提高。

2.1 定位和导航技术

设备定位和导航是智能化开采的关键技术之一，因为煤矿在开采过程中，挖掘设备需要根据提前规划好的路线进行推进，如果设备定位的精准度不高，很容易使矿井开采过程出现问题，严重时会导致矿井坍塌，造成无法挽回的损失。如何克服矿井的封闭空间和井内的磁场的干扰是目前定位和导航技术的面临的重要难题。目前攻克这一难题的主要发展方向有：5G无线通信技术、精准定位系统的研究和井下设备躲避障碍的技术。

2.2 矿内探测技术

煤矿探测技术是煤矿开采的重要步骤，也是保障煤矿工作人员生命安全的定心针。智慧煤矿由于有全自动机器操作的步骤，对探测技术的要求更高。基于智慧煤矿的探测技术目前有几个重要分支：视频检测技术、煤岩识别技术、激光扫描技术和智能传感技术，这些探测技术目前仍然受矿井下环境的制约，没有办法发挥出真正的作用，矿内探测技术在未来仍需要进一步的发展和突破，目前克服这一难题的主要发展方向有：光纤网络的传感应用、纳米纤维传感技术、高光谱视频检测技术等。

2.3 矿内数据分析技术

相比较其他核心技术，智慧煤矿的矿内分析数据技术是最成熟的，煤矿的每日开采进度、矿内环境的数据、建立煤矿数字模型等都会产生庞大的信息，对于数据分析是很大的考验。工作人员需要从大规模的数据中提取到少数有用的信息，迅速而精准的分析是智慧煤矿数据分析技术的主要特点，目前智慧煤矿数据分析的技术瓶颈是分析、挖掘重要信息的能力不够，克服这一难题的主要发展技术有：实现信息多层次的分析、构建大数据分析平台、强化数据监测技术。

2.4 复杂煤层的智能控制技术

解决复杂煤层的开采难题是提高煤矿开采效率的最有效手段，很多井下煤层中煤层厚度较高，煤岩的走势变化较大，地质结构复杂，在煤层开采过程中，加强对复杂煤层设备的控制，可以减少煤层自动切割的失误。目前这一问题的主要发展方向有：加强煤炭识别理论的研究、加强智能决策技术的研究。

2.5 设备群的网络协同控制技术

该技术主要应用于智能煤矿的开采，需要八大基础平台作为基础才能够顺利实施。由于井下的设备群采用不同的协同方式，对于中央网络的控制承载造成了很大的阻碍。除此之外，智慧煤矿的设备群规模急剧增加，加重了大数据分析和信息传输的负担，也对协同控制造成了很多影响。目前攻克这一难题的发展方向有：建立5G信息网络、采用分时网络协同控制技术。

2.6 机器人工作处理技术

智慧煤矿提倡机器代替人工，让机器代替人工去进行危险的开采工作环节。目前我国的机器人智能化还需要进一步的提高，机器人太依赖于人的维护，一旦出现故障就会停止运行，影响矿井的开采进度。针对这一难题，我们可以积极的发展人工智能，提高机器人的“思维能力”和“应急能力”。

3 结束语

智慧煤矿是顺应时代发展的煤矿革命，也是智能时代普及社会的标志，智能化开采技术是智慧煤矿的重要标志。目前我国的智能化煤矿开采技术还有很多的不足，我们需要更多的时间和精力去研发、完善核心技术，未来智慧煤矿一定会发展的更好。

参考文献:

［1］王国法，张德生．煤炭智能化综采技术创新实践与发展展望［J］．中国矿业大学学报，2018(03) : 459－467．

［2］谢和平，王金华，王国法，等．煤炭革命新理念与煤炭科技发展构想［J］．煤炭学报，2018(05) : 1187－1197．

［3］雷毅．我国井工煤矿智能化开发技术现状及发展［J］．煤矿开采，2019( 02) : 1－4．

姓名:高翔

出生年月:1989年10月14日

性别:男

民族:汉族

学历（最高学历）: 大专

职称: 助理工程师

毕业证专业：煤矿开采技术

助工证专业：采煤