浅析煤矿开采中的智能开采技术

浅析煤矿开采中的智能开采技术

刘金鹏

新疆焦煤（集团）有限责任公司  新疆乌鲁木齐 830025

摘要：中国煤炭年产量的增长是经济社会发展的需要，是国民经济发展和国力的重要基础。煤炭开采技术作为煤炭开采的核心内容，必须高度重视其发展。因此，探索科学的采煤技术，对提高采煤效率和矿区安全具有重要的现实意义。文章主要对我国现阶段煤矿开采所采用的的智能化开采技术进行简单描述。

关键词：煤矿开采；自动化采煤；无人化开采技术；井下环境监测

引言

煤矿开采作为我国能源产业的重要组成部分，其安全生产一直备受关注。近年来，随着计算机、通信、自动控制等技术的飞速发展，煤矿开采逐渐迈向智能化。智能开采技术不仅可以提高煤矿生产效率，降低生产成本，还能有效减少安全事故的发生。本文将对煤矿开采中的智能开采技术进行浅析，以期为我国煤矿智能化发展提供参考。

1 智能开采技术的关键技术分析

1.1传感器技术

传感器技术是智能开采技术中的基础，其主要作用是实时监测煤矿内的环境参数，如瓦斯浓度、温度、湿度、位移等。高精度和高稳定性的传感器是实现智能开采的前提。目前，煤矿中使用的传感器种类繁多，包括气体传感器、温度传感器、压力传感器等。其中，气体传感器在煤矿安全生产中尤为重要，它可以实时监测瓦斯浓度，确保煤矿内的空气质量符合安全标准。

1.2数据处理与分析技术

在煤矿开采过程中，会产生大量的数据，如何高效地处理和分析这些数据，是实现智能开采的关键。数据处理与分析技术主要包括数据清洗、数据集成、数据存储、数据挖掘等。通过对数据的处理和分析，可以发现煤矿内的潜在风险，为决策提供科学依据。例如，通过分析瓦斯浓度的变化趋势，可以预测瓦斯爆炸的可能性，从而采取相应的预防措施。

1.3人工智能技术

人工智能技术在煤矿智能开采中的应用已经取得了显著的成果。主要包括以下几个方面：

自动化采煤技术：利用人工智能技术，可以实现煤矿采煤过程的自动化，提高生产效率，降低劳动强度。例如，自动割煤机可以根据煤层的厚度、硬度等参数，自动调整割煤速度和力度，实现高效割煤。

故障诊断与预测：人工智能技术可以对煤矿设备进行实时监测，预测设备故障的概率，提前采取维修措施，确保煤矿生产的正常进行。例如，利用机器学习算法，可以对矿井内的通风系统、提升系统等进行状态监测和故障预测。

安全管理：人工智能技术在煤矿安全管理中的应用也日益广泛。例如，利用计算机视觉技术，可以实现对矿工的实时监控，确保矿工遵守安全规定，减少安全事故的发生。

资源优化与调度：人工智能技术可以对煤矿的生产资源进行优化调度，提高资源利用率。例如，利用运筹学算法，可以实现矿井内运输车辆的合理调度，减少拥堵和事故的发生。

2 智能开采技术在煤矿开采中的应用

2.1自动化采煤技术

自动化采煤技术是智能开采技术的重要组成部分，它主要包括自动化采煤机、自动化输送机和自动化移架机等。这些设备的应用大大提高了煤矿生产的效率和安全性。自动化采煤机能够实现煤层的连续切割，提高了切割速度和煤炭产量；自动化输送机能够实现煤炭的连续输送，避免了人工运输的安全隐患；自动化移架机能够实现工作面的快速推进，提高了生产效率。

2.2无人化开采技术

无人化开采技术是智能开采技术的另一个重要方向。通过遥控技术和人工智能技术的应用，实现了矿井内部的无人化开采。无人化开采技术主要包括无人采煤机、无人输送机和无人移架机等。这些设备的应用不仅提高了生产效率，更重要的是减少了矿工在井下作业的风险，大大提高了煤矿生产的安全性。

2.3实时监控技术

实时监控技术是智能开采技术的重要支撑。通过在矿井内部部署大量的传感器和监控设备，能够实时监测矿井内部的各项参数，如煤层厚度、工作面压力、瓦斯浓度等。这些数据的实时获取对于煤矿生产的决策具有重要意义，能够帮助矿井及时调整生产计划，确保生产的安全和高效。

2.4井下环境监测

井下环境监测是智能开采技术的重要保障。通过环境监测系统，能够实时监测矿井内部的空气质量、温度、湿度等环境参数。这些数据的实时获取对于保障矿工的身体健康和生命安全具有重要意义。同时，环境监测系统还能够及时发现矿井内部的异常情况，如瓦斯泄漏、水害等，为矿井的安全运行提供重要保障。

4 智能开采技术的优势与挑战

4.1优势分析

智能开采技术在煤矿行业的应用，带来了革命性的变化。首先，智能开采技术显著提升了生产效率。通过自动化设备，如自动采煤机、自动输送带等，能够实现24小时不间断的高效作业，大大增加了生产时间和效率。此外，智能系统可以实时监测设备状态和生产数据，及时调整生产策略，确保了生产过程的最优化。其次，智能开采技术大幅降低了安全事故的发生。通过安装在矿井中的传感器和监控系统，可以实时监测煤矿内的气体成分、温度、湿度等各项指标，及时发现异常并预警，有效预防瓦斯爆炸、坍塌等事故。同时，智能系统还能根据地质条件自动调整开采方案，确保开采过程的安全性。再者，智能开采技术有助于提高资源利用率。传统开采方式常常伴随着资源浪费和环境破坏，而智能开采技术可以通过精准的数据分析和模拟，预测煤炭分布，制定更加科学的开采计划，从而减少资源浪费，降低对环境的影响。

4.2挑战与对策

尽管智能开采技术具有众多优势，但在实际应用过程中，也面临着一些挑战。首先，技术更新迭代速度快，对煤矿企业的技术更新换代提出了较高要求。为了应对这一挑战，企业需要不断学习和引进新技术，加强员工的技术培训，以适应智能开采技术的发展。其次，智能开采技术的投入成本较高。引进和维护智能设备需要较大的资金支持，这对于一些中小型煤矿企业来说可能构成压力。对此，政府可以提供相应的财政补贴和税收优惠，鼓励企业采用智能开采技术。同时，企业也可以通过技术创新，降低智能设备的成本，提高其经济效益。最后，智能开采技术的安全性和可靠性尚需进一步验证。虽然智能系统可以有效降低事故发生的风险，但由于技术本身的复杂性，其在大规模应用中的表现还需要经过时间的检验。为此，煤矿企业应当加强与科研机构的合作，持续进行技术研究和改进，确保智能开采技术的稳定性和安全性。

5 未来发展趋势

随着科技的不断进步，智能化技术在煤矿开采中的应用日益广泛，未来的煤矿开采将更加依赖于智能开采技术。以下是未来煤矿开采中智能开采技术的发展趋势：

自动化采煤技术的进一步发展：自动化采煤技术是智能开采技术的核心，未来将进一步发展。通过采用更先进的传感器、控制系统和执行机构，实现采煤过程的完全自动化，提高生产效率和安全性。

数字化矿井的建设：未来的煤矿将建立全面的数字化矿井系统，通过数字化技术实现矿井内外信息的实时采集、处理和分析，为矿井的生产和管理提供准确的数据支持。

智能化监测与预警系统的应用：通过采用先进的监测和预警技术，实现对矿井内环境、设备状态和生产过程的实时监测，及时发现并预警可能的安全隐患。

无人机和机器人技术的应用：无人机和机器人将在煤矿开采中发挥更大的作用，用于环境监测、设备维护、救援等任务，提高生产效率和安全性。

人工智能技术的应用：通过采用人工智能技术，实现对矿井生产过程的智能化调度和优化，提高资源利用率，降低生产成本。

绿色开采技术的推广：未来煤矿开采将更加注重环境保护，推广绿色开采技术，减少对环境的破坏。

5 结语

综上所述，想要在现有的煤矿产业当中实现煤矿智能化开采技术创新和发展的目标，就必须要结合我国的实际情况，在深入了解煤矿开采当中的各种因素与现状之后，再结合智能能化技术来实现煤矿智能化开采的目标，通过先进的信息化、自动化、以及无人控制等先进技术来提升我国煤矿开采的质量和效率，在降低矿难事故发生的同时，确保煤矿井下作业人员的生命财产安全。

参考文献

[1]王沉，王文苗.薄煤层智能开采技术研究现状与进展[J].煤炭科学技术，2020，48（05）：1-17.

[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（03）：459-467.