煤礦智能化開采技術研究現狀及展望

王宗成

摘 ?要：煤礦是我國最主要的礦產資源，而煤礦開采若是能夠實現智能化，那么對其發展來說是大有裨益的，甚至直接影響了國民經濟的發展以及社會智能化的發展。而經過多年實踐，我國煤礦開采方面已經在原本的機械化條件下逐漸邁向智能化道路，也取得了明顯的成效，在2019年年底，已經成功建立200余個智能化采煤工作面，已經做到了少人化的煤礦智能化開采。不過當下的煤礦智能化開采技術卻仍然未能達到預期的水平，從全局的角度出發，甚至煤礦開采技術只能算作智能化發展的起始環節，若想實現真正的智能化開采，仍然需要不懈的努力。文章主要針對煤礦智能化開采技術的研究現狀進行分析，并對其發展進行展望。

關鍵詞：煤礦開采;智能化開采;研究現狀

中圖分類號：TD823.97 ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）20-0151-02

Abstract： Coal mines are the most important mineral resources in China. If coal mining can be intelligent， it will be of great benefit to its development， and even directly affect the development of the national economy and the development of social intelligence. After many years of practice， China 's coal mining has gradually moved towards the intelligent road under the original mechanized conditions， and has also achieved obvious results. At the end of 2019， more than 200 intelligent coal mining faces have been successfully established， thus achieving the aim of the intelligent mining of coal mines with fewer people. However， the current coal mining technology has not yet reached the expected level. From a global perspective， even coal mining technology can only be regarded as the initial link of intelligent development. If you want to achieve true intelligent mining， you still need to Unremitting efforts. This paper mainly analyzes the research status of coal mine intelligent mining technology and prospects its development.

Keywords： coal mining; intelligent mining; research status

引言

煤礦產業的快速發展引進了越來越多的現代化技術，而本身的開采技術也在不斷開發與完善，但整體發展仍然需要順應時代發展的趨向與要求，煤礦開采已經實現了基本的機械化，而信息化智能化則是當下時代發展的主流，各個行業都在不斷提高自身的智能化和信息化水平，從而加強生產效率。在“十三五”期間，我國的煤礦行業也成功攻克了智能化開采技術難關，研發出綜采成套智能控制系統，實現了無人現場操作的智能化開采作業。但受到工作面的影響，一些地質條件和開采條件較差的環境則無法充分適應，因此也需要進一步改善，提高智能化開采技術手段的適應性。

1 煤礦智能化開采技術的研究現狀

雖說智能化這一概念在煤礦領域研究中廣泛提及，已經成為煤礦行業今后發展的主要方向，但對于煤礦智能化的認知都存在一定偏差。實際上，煤礦智能化的實現需要兩個條件：“建一個網，制一張圖”，其中“建一個網”便是需要在開采工作面中建立萬兆網絡，萬兆網絡便是即將普及的5G無線網;“制一張圖”便是實現數字化圖紙，將井下采掘、運輸、通排等系統全部匯入其中，智能化煤礦系統結構體系如圖1所示[1]。

1.1 智能開采關鍵技術

煤礦開采方法由原本的人力采掘和炮采，到如今的綜采，已經逐漸邁向智能化的道路，而近些年從煤礦智能化開采技術的研究和實踐能夠得知，智能化開采技術主要以全智能開采和半智能開采兩種發展形勢，如圖2所示。

（1）全智能開采技術

因為多數煤礦開采工作面環境條件較為苛刻，同時會存在多種變動因素，所以全智能化的煤礦開采系統需要具備足夠的自動感知性能以及智能決策性能等：

其一，水平、直線控制技術。這一技術結合地質勘探來獲得煤層的結構信息，并根據結構信息來建立一個三維的工作面模型;根據導航系統來做到采煤設備的實時位置確定。水平控制技術是采煤機在采掘推進時引導采煤機與刮板輸送機俯仰控制的管控手段。直線控制技術便是在采煤機傾斜向循環運作時能夠確保刮板輸送機等設備能夠進行移架和推溜等操作，避免液壓支架位序混亂及刮板輸送機損壞問題。

其二，高度控制技術。在采煤機沿著工作面傾斜向循環割煤過程中，需要控制好滾筒的高度，避免割到頂底板或巖層，確保采掘工作的穩定推進。這一技術的重點便是煤巖界面的鑒別。

（2）半智能開采

煤礦全智能開采對于技術水平有著較為嚴格的要求，同時多數技術節點仍然不夠完善，所以當下的煤礦智能化開采主要的研究目標便是“工作面自動化+遠程控制”，而這一技術的重點是工作面的遠程再現以及設備的遠程控制。

其一，工作面遠程再現技術。需要利用遠程再現技術對開采環境以及開采過程、支護結構、運輸等狀態與進度進行掌握，才能夠在出現問題時及時控制設備進行遠程干預。

其二，設備遠程控制技術。工作面的采掘、支護、運輸系統都會處于不斷運作的狀態，而運作過程也是變化的過程，因此需要保證各個系統間的協調性，并對設備進行遠程控制，其重點有三點，第一，針對采煤機和刮板運輸機等設備進行升級與優化;第二，需要連接高速且穩定的網絡傳輸系統;第三，需要結合人機工程學等學科領域來構建更加完善的人機交互界面。

1.2 煤礦智能化開采技術的應用

當前，我國煤礦企業對于智能化開采技術的應用已經初具規模，在工作面運輸順槽建設監測點，利用遠程控制來實現采掘設備的自動化管理。在2016年，陜煤化集團黃陵礦業公司一號煤礦便應用這一技術，自當年5月到2018年9月份，共完成8102與6201等工作面的回采作業，最高月采量達到了17萬t，共安全生產原煤359.5萬t。神華神東石圪臺煤礦31202等工作面也相繼應用煤礦無人、少人智能化開采技術，能夠做到某個工作面或采掘設備的遠程控制，也為我國煤礦智能開采技術的開發與應用積累了經驗。

2 煤礦智能化開采技術的發展展望

2.1 智能裝備技術

進一步推進井下高速無線通訊技術、煤礦識別技術、自動找直技術的研究與開發，進一步加強井下網絡的信息傳輸速度和設備的整體性能，確保整體裝備的適用性和實用性。

2.2 智能導航技術

通過計算機技術與導航技術的結合，對采掘設備實施實時定位，能夠有效改善工作面的地質勘探和空間定位問題，并提高對于設備的智能化控制水平，從而做到安全監控和高精度開采。

2.3 智能機器人

對于工作面的維護與管理來說，遙控智能機器人能夠起到輔助工作的效果，利用性能相匹配的傳感設備，并進行改裝處理，便可以實現煤礦智能化工作面的自主化開采。

2.4 “三無”開采技術

“三無”開采技術指的是無人、無巷道、無煤柱的煤礦開采新模式，積極推廣智能化無人開采技術的研發，推進智能化開采技術的創新與發展。

2.5 智能化掘進技術

加強智能化掘進技術的研究力度，提高掘進設備的整體性能與智能化控制，創造更加協調高效的掘進工作面，實現無人化的煤礦掘進作業[2]。

3 結束語

與互、物聯網及人工智能技術的結合是煤礦開采技術的主要發展方向，而這種方式也為煤礦行業帶來了更加寬闊的發展空間和更多的發展機遇，對開采技術的創新和行業的發展都有著積極的意義。

參考文獻：

[1]徐建軍.煤礦智能化綜采技術現狀及展望[J].陜西煤炭，2017，36（03）：44-47+13.

[2]李宏艷，莫云龍，孫中學，等.煤礦沖擊地壓災害防控技術研究現狀及展望[J].煤炭科學技術，2019，47（01）：62-68.

[3]余銅柱.智能化技術在煤礦開采中的現狀及展望[J].科技創新導報，2019，16（19）：22-23.