智慧煤礦與智能化開采關鍵核心技術研究

【摘? 要】智能時代的到來正在不斷的改變煤礦開采的技術，研究智慧煤礦與智能化開采技術是未來煤礦開采的發展方向，本文將簡要介紹智慧煤礦的基礎與建設平臺，并分析煤礦智能化開采關鍵技術，尋找智能煤礦開采技術的發展路徑。

【關鍵詞】智慧煤礦;智能化開采;關鍵開采技術

即使是在可再生能源大力開發的今天，煤炭依舊是未來很長一段時間內的能源結構中占據主要地位。我國經濟的增長離不開能源的支撐，我國是煤炭能源大國，也是煤炭能源使用大國，只有發展智能煤礦，不斷提高煤礦能源的開采技術，我國才能轉變為煤炭能源利用大國。近年來我國在智慧煤礦領域取得了不少的成就，建設完善了智能煤礦基礎設施，希望形成全新的煤礦產業鏈。

1 智能煤礦與智能煤礦的平臺建設

1.1 智能煤礦內涵

智能煤礦的概念是基于目前社會熱點名詞：大數據、人工智能等發展而來的，發展智能煤礦其實就是將這些先進的智能理念融入到煤礦產業鏈中，使煤礦勘測技術更精密、煤礦開采技術更高效、煤礦利用率更高，煤礦更安全、節能。自動控制和綠色安全是智能煤礦的主要特點，實現智能煤礦，需要記住三點：第一，克服多元異構數據和煤礦信息的動態管理按問題;第二，克服開采系統與智能控制的問題;第三，重視煤礦設備維護檢修。智能煤礦概念的提出將為能源發展拓展更多的可能性。

1.2 智能煤礦基礎設施建設

智能煤礦想要發展，首先需要以智能煤礦概念為指導進行智能煤礦的相關基礎設施建設，創建智能煤礦工作平臺。智能煤礦有八大基礎平臺，這里筆者做些簡要介紹。第一個基礎平臺是MOS（智能煤礦多系統綜合管理操作平臺）平臺，MOS的主要作用是協同其他設備完成對煤礦的感知、數據采集等任務。由于MOS的“監控”作用，在建設MOS平臺時需要特別注意數據的管理傳輸。第二個基礎平臺是通信管理平臺，通信管理平臺主要實現的功能是智能煤礦設備間的指令傳送，是智能煤礦實現精準控制的基礎。所以在建設通信管理平臺是一定要注意防干擾。第三個基礎平臺時動態信息管理平臺，該平臺需要在MOS和信息管理平臺的基礎上建設，是實現礦井挖掘數據實時更新和分析的重要手段。第四個基礎平臺是遠程操作平臺，遠程操作平臺是智能煤礦的安全壁壘，其視頻增強技術和壓縮技術能夠提供給人們良好的地下視野，反應礦內環境，及時預警。第五個基礎平臺預警系統，預警系統主要負責智能煤礦的安全工作，通過智能分析礦內各種危險源來提前預知危險，能大大提高礦井內的安全程度。第六個基礎平臺是無人操作管理平臺，煤礦開采過程中很多危險的工作在智能煤礦這里是要用機器人代替的，無人操作管理平臺的主要任務就是代替人工。第七個基礎平臺機器人群協同管理操作平臺，該平臺主要應用傳感技術實現井下機器人群的控制。第八個基礎平臺是礦金設備管理平臺，主要任務是實現礦內設備的維護和檢修。這八個基礎平臺是智慧煤礦的重要基礎設施，同時也為智能化開采技術提供基礎便利。

2 關于智能化開采核心技術的分析

煤礦開采技術是煤礦發展的關鍵，目前智慧煤礦在智能化開采核心技術方面的研究取得階段性成果，但是仍有許多不足，在具體工作中有層出不窮的情況，尚不能大量投入在實際的煤礦開采。礦井內的環境復雜，簡單的智能化無法應付多變的礦井情況，核心開采技術仍需進一步提高。

2.1 定位和導航技術

設備定位和導航是智能化開采的關鍵技術之一，因為煤礦在開采過程中，挖掘設備需要根據提前規劃好的路線進行推進，如果設備定位的精準度不高，很容易使礦井開采過程出現問題，嚴重時會導致礦井坍塌，造成無法挽回的損失。如何克服礦井的封閉空間和井內的磁場的干擾是目前定位和導航技術的面臨的重要難題。目前攻克這一難題的主要發展方向有：5G無線通信技術、精準定位系統的研究和井下設備躲避障礙的技術。

2.2 礦內探測技術

煤礦探測技術是煤礦開采的重要步驟，也是保障煤礦工作人員生命安全的定心針。智慧煤礦由于有全自動機器操作的步驟，對探測技術的要求更高。基于智慧煤礦的探測技術目前有幾個重要分支：視頻檢測技術、煤巖識別技術、激光掃描技術和智能傳感技術，這些探測技術目前仍然受礦井下環境的制約，沒有辦法發揮出真正的作用，礦內探測技術在未來仍需要進一步的發展和突破，目前克服這一難題的主要發展方向有：光纖網絡的傳感應用、納米纖維傳感技術、高光譜視頻檢測技術等。

2.3 礦內數據分析技術

相比較其他核心技術，智慧煤礦的礦內分析數據技術是最成熟的，煤礦的每日開采進度、礦內環境的數據、建立煤礦數字模型等都會產生龐大的信息，對于數據分析是很大的考驗。工作人員需要從大規模的數據中提取到少數有用的信息，迅速而精準的分析是智慧煤礦數據分析技術的主要特點，目前智慧煤礦數據分析的技術瓶頸是分析、挖掘重要信息的能力不夠，克服這一難題的主要發展技術有：實現信息多層次的分析、構建大數據分析平臺、強化數據監測技術。

2.4 復雜煤層的智能控制技術

解決復雜煤層的開采難題是提高煤礦開采效率的最有效手段，很多井下煤層中煤層厚度較高，煤巖的走勢變化較大，地質結構復雜，在煤層開采過程中，加強對復雜煤層設備的控制，可以減少煤層自動切割的失誤。目前這一問題的主要發展方向有：加強煤炭識別理論的研究、加強智能決策技術的研究。

2.5 設備群的網絡協同控制技術

該技術主要應用于智能煤礦的開采，需要八大基礎平臺作為基礎才能夠順利實施。由于井下的設備群采用不同的協同方式，對于中央網絡的控制承載造成了很大的阻礙。除此之外，智慧煤礦的設備群規模急劇增加，加重了大數據分析和信息傳輸的負擔，也對協同控制造成了很多影響。目前攻克這一難題的發展方向有：建立5G信息網絡、采用分時網絡協同控制技術。

2.6 機器人工作處理技術

智慧煤礦提倡機器代替人工，讓機器代替人工去進行危險的開采工作環節。目前我國的機器人智能化還需要進一步的提高，機器人太依賴于人的維護，一旦出現故障就會停止運行，影響礦井的開采進度。針對這一難題，我們可以積極的發展人工智能，提高機器人的“思維能力”和“應急能力”。

3 結束語

智慧煤礦是順應時代發展的煤礦革命，也是智能時代普及社會的標志，智能化開采技術是智慧煤礦的重要標志。目前我國的智能化煤礦開采技術還有很多的不足，我們需要更多的時間和精力去研發、完善核心技術，未來智慧煤礦一定會發展的更好。

參考文獻：

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作者簡介：

高翔，出生年月：1989年10月14日，性別：男;民族：漢族;學歷（最高學歷）：大專;職稱：助理工程師

（作者單位：山西鄉寧焦煤集團申南凹焦煤有限公司）