煤矿采煤方法与技术的研究核心探寻

煤矿采煤方法与技术的研究核心探寻

任吉慧

内蒙古牙克石五九煤炭（集团）有限责任公司牙星分公司一号井。内蒙古 牙克石市 邮编 022150

摘要：当前，信息化和科技书是我国时代发展的潮流，在煤矿行业尤其如此，煤矿智能化是适应现代工业技术革命发展趋势、保障国家能源安全，实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。智能化综采作为领跑者，目前已在国内基于成熟，智能化综采作为煤矿开采发展的方向，目前已在全国各地推广，但这主要建立在地质条件简单、煤层赋存条件较好的综采工作面。基于此，本文主要对煤矿采煤方法与技术的研究核心进行探寻，详情如下。

关键词：煤矿采煤；方法；技术

引言

煤矿智能化是煤炭行业高质量发展的核心技术支撑和必由之路.我国煤矿赋存条件复杂多样,煤炭行业发展面临一系列难题和挑战,必须走新智能绿色开发与清洁高效利用发展之路,发展先进产能、淘汰落后产能是行业高质量发展的必要条件.要积极宣传煤矿安全的巨大进步,正确引导社会舆论,加强智能化煤矿科学管理.针对不同煤矿在开采技术与装备水平、工程基础、技术路径、建设目标等领域均存在较大差异的现实,提出智能化煤矿分类、分级建设的理念和标准,认为,应因矿施策,实施科学顶层设计,实现多系统科学融合与高效运行;提出了生产矿井智能化改造、新建矿井智能化建设和露天煤矿智能化建设３种类型煤矿的重点建设任务;以及加快煤矿智能化建设,加强顶层规划与领导力、技术与装备保障、管理机制与规范、资金投入、运维保障、人才培养及岗位培训、效果评价与检验等综合保障措施。

1煤矿智能化是行业高质量发展的核心技术支撑和必由之路

煤矿智能化建设是机械化、数字化、自动化、信息化技术与采矿技术的相互结合,是一个复杂的多学科交叉融合问题.智能化煤矿要求开拓设计、地测、采掘、运通、洗选、安全保障、生产管理等主要系统具有自感知、自学习、自决策与自执行的基本能力.信息化、数字化是煤矿智能化的基础和基本特征,是从不同视角对其主要技术特性的表征.煤矿智能化建设基础是要依靠海量传感器对井下环境、设备以及人员进行实时感知.传统无线通讯、传输技术无法同时满足海量传感器的实时接入,一直制约着井下传感网络的建设.随着5G技术的快速发展,以其大带宽、低延时和广连接三大技术优势,深度契合了煤矿智能化全面感知网络的技术需求.5G技术与大数据和云计算结合,将非实时的数据上传到云端,对数据价值进行深度挖掘,将实时性强的数据下沉到设备端,降低数据传输与解算时延,为煤矿智能化运行提供了强有力的支撑。

2智能化开采面临的问题分析

虽然很多煤矿已经基本实现了信息化，但是这对于智能化开采来说还远远不够。智能化开采不仅仅注重一些智能算法的开发，更注重的是硬件设备。与此同时，煤矿智能化开采还需要大量的信息化专业方面的人才，但是这个条件很多煤矿不具备。不仅煤矿企业缺少智能化方面的人才，其他企业也缺少相关方面的人才。这些因素导致煤矿智能化开采进展比较缓慢。用于煤矿井下智能控制的硬件设备还不成熟，主要是因为煤矿井下环境恶劣，例如温度高、粉尘多以及电磁干扰强。没有稳定可靠的硬件设备，就难以实现智能化开采这种精确的控制。现在设备的生产厂家很多，但是在采集数据时使用了不同的信号传输协议，导致在使用时需要进行数据转换，给设备的集中控制带来了巨大的障碍。考虑到井下设备使用的安全性，不得不进行防爆设计，这也会在一定程度上对设备的运行造成干扰。在进行智能化开采时，需要解决的问题主要有以下几方面：a)采煤机的定位和工作面的自动调斜。准确的采煤机定位是实现智能化开采的前提条件，如何使采煤机以限定的准确的厚度进行切割，这是一个需要解决的问题。同时，为了保证支架和刮板机的受力处于 平衡状态，需要使工作面与液压支架保持平行。b)稳定、高速、抗干扰的网络信息传输平台。在智能化开采过程中，需要不断地采集周围的环境信息来进行控制，如何稳定、可靠地传输这些信息是一个非常重要的问题。c)对数据库技术的开发和建设。智能化综采工作面井上和井下的传输数据量庞大，包括监测数据、图像、语音和视频数据等，其需要更复杂、更精准的处理手段，以实现对工作面信息的查询分析和应用。

3煤矿采煤方法与技术

3.1科学顶层设计,实现煤矿智能系统化融合高效运行

智能化矿山建设需融合上百个子系统,实现总体优化、智能协同、安全生产。在这一过程中,需要根据实际情况进行科学的顶层设计,才能打通信息壁垒、解决信息孤岛、避免重复建设、跨系统跨平台集成应用等问题,真正实现智能化。顶层设计应以“网络互联互通、数据共享交换、信息融合安全、功能协同联动、能源节约利用”为总原则,将人工智能与采矿工艺技术深度融合,让智能化更好地替代人工操作。群体智能、系统交互、感知学习是未来人工智能技术的发展方向,实现群体智能首先需要给出科学、合理和完整的技术架构。煤矿智能化顶层设计架构需要在各个系统层面实现数据互通,打造横向一体化平台,在矿级、部门级和区队级实现业务、数据和人机协同;基于获取的大数据实现生产、安全和保障场景的流程再造。在实际建设过程中,分别针对生产矿井、新建矿井和露天煤矿智能化建设,总结了以下亟需加快完成的煤矿智能化建设的重点任务。认为,应循序渐进、重点培育,打造一批高质量的智能化示范煤矿,并对可复制的经验在总结后全面推广。

3.2机电设备健康智能化管理系统的构成

煤矿机电设备的智能化主要标志之一是建立机电设备健康智能管理系统，机电设备的健康预测与管理最早应用在军工、航天等领域。目前，在煤矿中的应用还处于初级阶段，主要对一些简单的设备进行智能化健康管理，智能化健康管理涉及到机电设备的全生命周期。智能化健康管理的流程包括：机电设备运行数据的智能化采集、健康档案的建立、健康预测和健康恢复等。煤矿机电设备健康智能化管理系统由本地监测终端和井上调度中心两大部分组成，本地监测终端通过传感器对机电设备的相关参数进行采集，井上调度中心则对采集到的数据进行智能化分析和处理，进行健康评估，并给出维修、维护方案。

3.3液压支架跟机自动化及远程干预控制

对采煤机及液压支架上的红外线发送器、红外线接收器的信息进行采集处理，来实现液压支架全工作面跟机作业智能自动化。根据采煤机工艺、采煤机位置，实现了全工作面液压支架的智能自动化控制，包括液压支架的跟机喷雾、跟机移架和跟机推溜等功能，实现了转载机尾自移联动，实现了端头设备的智能自动化作业。同时液压支架与地面调度中心实现远程控制，在地面调度中心可以对井下液压支架进行远程监控，当支架出现液压故障、部件失灵等原因致使液压支架动作不到位或其他影响生产的现象发生后，可以人工进行远程干预控制。

结语

总之，智能化开采不仅仅注重一些智能算法的开发，更注重的是硬件设备。与此同时，煤矿智能化开采还需要大量的信息化专业方面的人才，但是现在很多煤矿不具备这个条件。与传统的综采工作面不同的是，智能化综采工作面更加复杂，需要控制的信息和设备也更多。

参考文献

［1］范京道.智能化无人综采技术［M］.北京：煤炭工业出版社，2017.

［2］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，2018，47（3）：459.

［3］王虹.煤炭智能化综采技术创新实践与发展展望［J］.煤炭科学技术，2014，42（1）：60-64.

［4］范京道，徐建军，张玉良，等.不同煤层地质条件下智能化无人综采技术［J］.煤炭科学技术，2019，47（3）：43-52.