煤礦智能化開采現狀及展望

煤礦智能化開采現狀及展望摘要：隨著信息技術的飛速發(fā)展，智能控制技術逐漸被科研院所和煤炭企業(yè)應用于煤礦開采中來，促使煤礦企業(yè)深入研究煤礦智能化開采技術，探索信息技術與自動化開采之間的關系，將智能控制技術運用到自動化開采技術中來，推動煤炭開采朝著高效、便捷、無人化、智能化方向高速度發(fā)展，必然對煤炭智能化開采產生深遠影響。關鍵詞：智能化開采；智能化系統(tǒng)；現狀中圖分類號：TD67文獻標志碼Ａ引言隨著社會對煤炭資源需求量的不斷提高，迫使煤礦企業(yè)在資源利用、環(huán)境保護、開采工藝、技術裝備、安全管理等方面進行變革，智能控制技術逐漸被煤炭企業(yè)應用于煤礦開采中來。在進行智能化開采的過程中，各煤礦應結合自身條件多方位全面考慮，采用適合本礦井實際智能化開采技術，以實現煤炭開采的經濟、安全、高效、節(jié)能、智能化發(fā)展。煤礦企業(yè)在未來發(fā)展過程中，還要根據企業(yè)自身的實際情況，不斷研發(fā)新型的智能化管理方法，提高智能化應用水平，從而提高企業(yè)的生產效率和安全性。1煤礦智能開采現狀近10年來，國際采礦設備公司均在大力發(fā)展智能采礦裝備及相關技術，如瑞典的山特維克公司、阿特拉斯科普柯公司等，不僅開發(fā)了大量自動化或智能化采礦設備，而且研發(fā)了多種智能礦山的技術與裝備系統(tǒng)；加拿大國際鎳公司除固定設備實現自動化外，鏟運機、鑿巖臺車、井下汽車均實現了無人駕駛，井下基本不需要設置工作人員。以網絡信息技術為代表的高新技術迅速發(fā)展，現代信息技術的應用與發(fā)展使得礦山的自動化或智能化開采成為可能，我國在一個新的起點開展智能開采技術研究。目前，我國自動化及信息化水平尚不能滿足智能開采要求；缺少具有自主知識產權的井下綜合通信、定位導航等實現智能開采的支撐技術與軟件平臺；智能化開采相關技術研究力量分散，未能形成強大的研發(fā)團隊。智能開采采用現代高新技術提升傳統(tǒng)產業(yè)，推動我國礦產資源開發(fā)向高效、安全、綠色與可持續(xù)發(fā)展，增強我國礦業(yè)行業(yè)的核心競爭能力。煤礦企業(yè)應結合實際狀況選擇智能化開采技術，在保證施工安全基礎上，推動煤礦業(yè)發(fā)展提出了煤礦工作面自動化控制技術的發(fā)展平臺，對煤礦工作面自動化、智能化、制約因素及目前發(fā)展中存在的問題進行深入檢索與剖析，為煤礦工作面智能開采技術研究提供了便利。2煤礦智能化開采關鍵技術2.1智能控制技術智能控制系統(tǒng)是在智能感知系統(tǒng)基礎上成立的，其中主要包含工業(yè)互聯網技術、大數據技術、自動化技術等。按照開采智能化程度區(qū)分，并將其劃分為遠程控制、機器人控制與自主控制三個等級，有利于提高智能化開采水平。應用智能開采技術可將采煤、運輸、動力與安全等多個環(huán)節(jié)整合到一處，一方面實現了對礦井設備的集中控制及統(tǒng)籌管理，另一方面通過人工遠程操控配合綜采設備實現了自動化采煤。系統(tǒng)融合了數字化、可視化、自動化及智能化技術，使三機配套裝備無縫結合，實現對綜采設備的遠程監(jiān)控及控制功能；依據主煤流系統(tǒng)運行狀態(tài)，協調控制刮板運輸機、轉載機、破碎機、采煤機之間的平行協作關系，實現煤炭智能化開采。2.2綜采智能化管理平臺煤礦企業(yè)構建綜采智能化管理平臺，必須充分結合自身實際情況，以通信和網絡技術為基礎，利用國內外先進技術手段，科學構建綜采工作面智能化管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含的模塊具有極強的多樣性，如故障分析模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊及監(jiān)控模塊等。在科學利用監(jiān)控模塊的情況下，智能化管理平臺監(jiān)控煤礦知智能化開采過程，針對綜采設備運行偏差問題以及周圍環(huán)境變化問題及時采取措施調整綜采設備的運行狀態(tài)；故障分析模塊在機械設備運行故障時，對故障點的原因進行深入分析，將匯總報告?zhèn)鬏斨林悄芑芾砥脚_，工作人員遠程控制解決故障，對煤礦實現精細化智能開采作業(yè)具有重要意義[2]。2.3實時交互技術煤炭的智能化開采過程中，遠程監(jiān)控端隨時采集設備的狀態(tài)信息，設備和人員之間隨意建立連接；通過智能化管理平臺實時交互，綜采設備可根據其他設備運行信息對自身進行調整。有效提升綜采設備聯合運行性能，遠程控制采煤機、刮板運輸機、破碎機及轉載機的運行狀態(tài)，遠程控制采煤機、液壓支架聯動狀態(tài)；依據主煤流系統(tǒng)運行狀態(tài)，實現采煤機的變頻調速，協調控制刮板運輸機、轉載機、破碎機、采煤機運行的功能。以視頻監(jiān)控全工作面設備運行狀態(tài)、煤壁狀態(tài)，運用電氣自動化控制支架系統(tǒng)，調整液壓支架高度使其與煤層厚度相適應；通過電氣自動化控制技術的具體應用，不斷優(yōu)化綜采設備協同運作方式，完善煤炭智能化開采系統(tǒng)；實時交互技術應嚴格依照相關標準對該項技術進行開發(fā)，從而創(chuàng)新煤礦智能化開采技術[3]。2.4遠程監(jiān)督型控制技術遠程監(jiān)督型控制技術可使智能開采技術結合人工智能智慧、機器設備與煤巖介質之間形成一種交互關系，通過整個生產過程實時動態(tài)響應的信息集成，實現采礦設備的集中控制。在煤炭智能開采過程中，利用傳感器網絡技術，實現生產過程、礦山安全、設備運轉的監(jiān)控與數據自動采集和可視化處理，憑借遠程人工方法干涉綜采設備自動化進程，對煤炭開采工藝進行合理規(guī)劃，根據煤炭狀況合理調節(jié)綜采設備運行狀態(tài)，充分發(fā)揮智能開采技術優(yōu)勢，實現煤炭智能化開采。3智能化開采技術的未來發(fā)展3.15G技術智能化開采技術5G最為關鍵的能力就是可靠性強、用時短等。借鑒國內航天、航空和航海中普遍應用的慣性導航技術，將5G技術引入到煤礦井下的精確定位系統(tǒng)中，在全面應用慣導技術的基礎上，逐步實現開采裝備的自主導航功能。5G能夠對采煤機姿態(tài)、采煤機速度和煤巖識別等進行判斷，邏輯控制序列中的動作。并且空口時延、端對端時延已經達到了毫秒級別，具有較高的可靠性，進一步保障了該設備遠程監(jiān)控更加精準，得出更加可靠的信息[4]。3.2注重大數據的分析和應用現階段，工作面安裝了大量傳感器用于感知裝備姿態(tài)、圍巖變化、瓦斯、水火等，布置高清攝像頭采集工作面的圖像，這些數據大部分只是起到預警、展示作用，尚未充分挖掘數據間的邏輯關系，沒有對圍巖環(huán)境動態(tài)變化趨勢進行預測及分析。未來的趨勢是開發(fā)大數據分析平臺，改變以往煤礦根據經驗控制裝備的情況，建立以感知數據為控制邏輯的新型控制方式。3.3實時仿真平臺和智能決策系統(tǒng)開發(fā)現有仿真系統(tǒng)多根據圍巖狀態(tài)感知、支架立柱壓力感知、支架傾角感知等數據繪制工作面裝備示意圖、工作面支架壓力柱狀圖等，其實時性較差；另外，現有系統(tǒng)沒有決策功能，絕大部分煤礦的控制平臺都只起到展示作用。未來發(fā)展的重點在于提高數據傳輸與分析的實時性及智能決策算法的開發(fā)，研究解決復雜地質條件下智能自適應控制的問題。結束語隨著國內外智能化開采技術的不斷推進，我國部分現代化礦井智能化開采水平明顯提升，為我國煤礦合理、高效、完全、綠色、持續(xù)的發(fā)展提供了有力保障。煤炭行業(yè)應抓緊信息技術的發(fā)展，借助智能化技術完成行業(yè)的自動化、智能化轉型與發(fā)展，進而減少人力物力成本資源的投入，提高開采量與開采質量，保持煤炭開采總體利用率的高水平，逐漸完善采礦生產系統(tǒng)，使我國的煤礦開采更加具有規(guī)模性與秩序性。參考文獻［1］梁小軍.煤礦智能化開采技術的創(chuàng)新與管理［J］.智能城市，2020，6（22）：105?106.［2］馬躍華，潘喆懿，李沛奇.煤礦智能化開采技術要點探析［J］.內蒙古煤炭經濟，2020，38（16）：17?18.［3］關旭