礦山智能化開采與智慧礦山建設技術

劉昊

（甘肅省地質礦產勘查開發局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730000）

引言

礦山智能化開采與智慧礦山建設的技術研究與實踐，給礦山企業轉型和升級提供了發展思路，礦智能化開采模式是今后礦山工業的發展方向。

一、煤礦智能化定義

“智能化”的意思是說，在控制的過程中，能夠體現出精確敏感的感知能力，能夠進行正確的判斷，同時還具備著高效快捷的執行能力，能夠自動地對自身所感受到的信息做出分析和判斷、決策以及執行，那還能夠主動的進行學習和優化。智能化的特點主要體現在：a)能夠準確地感知外界信息并進行采集；b)能夠把采集來的信息進行有效的分析和準確的判斷，并能夠主動去學習和決策；c)它具有能夠進行自主性的判斷以及決策，并能夠按照自己的判斷和決策進行執行的功能。煤礦的智能化開采主要是在這個自動化開采系統當中融入到一些能夠自主學習和決策的效果，讓煤機裝備能夠及時地對開采情況進行感知，在感知的過程中并對井下環境變化和圍巖條件進行采集，還能夠對參數進行有效的控制，煤礦智能開采的三個要素是：智能感知，智能決策，智能控制。煤礦智能化開采具有能夠進行自動化的學習以及決策的特點，能夠進行自我的感知、分析、控制、修正的作用，那能夠更好地在不同的條件下進行開采，能夠有效地適應不同條件的環境，適應了開采能力的智能化綜采裝備還能夠有效地結合當地生產環境來進行變化，這樣才能夠真正地達到智能化開采的效果，能夠達到在相對有限條件下進行無人化的開采方式。當中，自感知是指對信息進行采集，自分析是指對采集來的信息進行及時的有效的分析，自控制是指對于分析的數據來進行有效的決策，并制定控制方案，自修正是指在進行運行時，對參數進行修正以及控制的工作，能夠及時地適應環境的變化，而進行修正。自動化是智能化開采的基礎，可以根據現代的智能理念來達到對礦山信息的采集，并可以進行網絡化的傳輸，然后進行規范化集成，同時還可以可視化呈現出來，實現自動化操作以及智能化服務的一項系統。

二、礦山智能化開采現狀及存在的問題

在最近幾年，我國的礦山安全生產管理系統發展地十分迅速，比如，可以實現井下人員定位，還有遠程的監控，無人運輸和排水以及通風的系統等，都能夠進行自動化的控制，就連一些人力資源、財務、物資等都能夠實現自動化的發展，辦公自動化系統也得到很好的利用。由于礦山資源稟賦和開采條件具有多樣和復雜的特點，在開采的過程中，理念方面、技術方面以及管理的水平都不太協調，使得無人化的開采更加的艱難，還需要對一些關鍵的技術以及裝備進行完善。這樣的具有網絡化，數據化，集成化，智能化的“智能化開采”礦山生產模式已經逐步地走向了世界，并引起許多企業的注意以及重視。我國的礦山智能化開采建設較晚，從以前的沒有到現在的有，已經有了許多的成果，同時還有許多沒有被突破的困難。第一，我國的礦山設備不夠完善，它的自動化以及信息化沒有辦法滿足開采的需求。第二，對于系統的規劃不夠完善，科研力量沒有辦法集中。第三，缺少大量的科研人才，并且沒有獲得自主的知識產權，沒有辦法達到一個兼容性較強的智能化開采軟件平臺。第四，對于礦山的管理較為傳統，沒有進行創新，模式比較陳舊，沒有很好地進行部門的協調，沒有辦法達到信息資源共享的效果。第五，沒有結合礦山的實際情況來進行開采，導致“智能化開采”產生盲目性。

三、礦山智能化開采關鍵技術

（一）數據采集、建模和分析系統

根據采用三維激光測量，還有監測雷達、微震監測、傾斜攝影等一些技術手段，能夠很好地對當地的地質、采礦、測量等進行信息的收集并管理，又有效地對生產以及管理系統在數據庫中進行建立，這樣能夠更好地對數據進行統計和分析，同時還能夠實現研究、共享和協同的目的，能夠利用大數據來對產能進行有效的調節和控制，還能夠利用大數據對技術進行優化，使得礦山的生產以及安全決策都得到了技術以及數據方面的保障。

（二）巷道智能化快速掘進技術與裝備

對煤礦進行開采，其準備工作是需要進行巷道掘進，在這個過程中，會容易出現采掘失調的情況發生，現如今，大部分的煤礦都是根據采用單體錨桿鉆機來對煤礦挖掘的進行支護，但是這個支護存在著許多缺點，比如鉆孔效率較低，工作具有復雜性等，這些弊端都會使得鉆機的定位出現問題。就會使得錨桿支護用時過長，導致巷掘進的進度受到阻礙，此外，還存在有裝備不夠先進，工藝水平達不到標準的不良情況，就會使得掘進工作的效率大大降低。如果要想從根本上解決這個問題，就要注意把掘和錨的工作平衡好。

（三）在開采的過程中應用智能探測技術

1.煤巖分界技術。煤鹽分界技術主要是利用單個天線以及多普勒雷達進行脈沖發送以及對信號進行接收。在工作信號對煤巖層進行接觸的過程中，這個信號會被削弱，然后再反射到發射區域中。這樣就能夠有效地對煤層以及巖石層進行有效區分。在進行判斷時，人們可以按照反射波的波以及它的頻率來對煤、巖石的界面進行有效的判斷，但在一定程度上，透射波以及巖層的厚度會對反射波造成影響。

2.超前探測技術。這技術他具有精確度高、范圍廣的特點。他不需要在進行準備工作的過程中分析物質成分，它能夠在多個條件下進行使用。

結束語

煤礦智能化開采是煤炭產業轉型升級和煤炭工業技術改革的核心，煤礦企業務必緊跟信息時代的發展步伐，應用信息技術的成果，將數字化、人工智能、大數據等技術應用于煤炭開采過程中，攻關智能化開采核心技術難題，逐步實現煤礦開采全過程的智能化監控。