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智能化技术在煤矿开采中的应用研究

发表时间：2021/5/20 来源：《基层建设》2020年第35期作者：史志祥

[导读] 摘要：煤矿业的发展从一定程度来说是世界工业史的缩影。

        河南平宝煤业有限公司河南平顶山 461700
        摘要：煤矿业的发展从一定程度来说是世界工业史的缩影。从最初的人工开采到如今的煤矿智能化，煤矿业发展在一步步向科技化进步。随着我国社会的不断发展，现代化进程也在不断加快，使得社会对能源的需求日益加大，在这之中煤矿作为主要资源，需求量也随之提高，由此可以看出煤矿智能化开采技术的应用变得愈发重要。于是，煤矿智能化成为解决煤矿现存难题、实现煤矿业安全发展的关键。但是煤矿智能化在发展过程中存在着延时、并发数量限制等方面的局限，且长期未得到解决突破。而5G技术可以凭其优势促进煤矿智能化在其发展应用过程中不断完善，从而实现各种应用场景信息高效交互，推动煤矿业健康安全发展。本文将对此展开详细论述分析。
        关键词：煤矿智能化；开采技术
        引言：智能化技术是煤矿转型升级的必然，智能型煤矿以信息化、数字化、自动化、无人化为目标，实现煤矿高效安全的开采。现阶段虽然取得了一定成果，但仍不能满足高效安全生产的需求，需要进一步的研究。在多数地质条件一般的矿井，需要建立可靠的系统软件，使多个子系统高度的耦合，并不能只是简单的叠加，各系统的参数联系紧密，提高系统的动态响应能力，为减少由于恶劣环境导致的传感器不准或失效，需运用多种传感器的融合，提高系统的稳定性能，实现生产过程协同，数据实时传输，矿井智能化无人开采，值班人员在控制中心值守，系统自动运行（极端情况下进行人工干预），工作面无工作人员，实现真正的煤矿智能化开采。
        1 煤矿开采概述
        煤矿在开采中，地质勘探技术的应用尤为重要，其不仅是资源开发时的相应手段，也是保证开采安全的基础。地质勘探是指通过地质测量与钻坑探相关结合的手段，可以获取准确的地质矿产信息资料，其得出的数据可以作为煤矿开采基础，有效为煤矿资源的开发提供便利条件。现阶段我国在煤矿开采中虽取得了较好的成绩，但智能化开采技术仍未能有效应用，且实际进行煤矿开采中依然存在着问题，导致我国的煤矿资源不能有效利用。因此，应将煤矿开采与智能化技术相结合，对存在的问题加以解决，以此使我国矿产资源利用率不断提高，进而确保我国矿产资源的有效利用率与矿产资源利用的合理性，并在此基础上充分发挥出我国现代化建设中煤矿资源智能化开采技术的积极作用。
        2 我国煤矿智能化开采的一些关键技术
        为了确保煤矿智能化开采的实现，可以应用下面的一些智能化开采的关键技术。
        2.1智能记忆截割技术
        所谓的智能记忆截割技术指的是学习和记忆人工操作自动化采煤机示范刀，以使自动割煤在下个循环实现。采煤机控制系统可以应用位移型调高油缸或者是采高轴编码器自动定位工作面采高，以及可以结合位置传感器自动定位工作面位置。
        2.2视频监控技术
        针对矿井视频监控技术而言，其指的是结合指挥中心视频监测系统对矿井开采的设备运行以及煤层倾角的改变进行观察。操作者能够结合显示器把握矿井的工作现状，防止生产中问题的形成。视频监控技术可以引导工作者及时把握矿井一系列传感器的运行现状和开采煤矿的进程，从而保证顺利开采煤矿资源。
        2.3人工远程干预控制技术
        所谓的人工远程干预控制技术是结合发达的计算机技术、通信技术、网络技术等，以及借助一体化软件平台监测工作设备的数据和实现远程控制。在有效统一采煤机远程控制系统、工作面输送控制系统、超前支架控制系统、供电系统、三机通信控制系统、支架电液控制系统、泵站控制系统等的基础上，可以统一控制和协调管理煤矿综合机械化采煤工作面的全部机械设备。

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        3 煤矿智能化开采技术的有效创新
        3.1 实施智慧煤矿物联网技术
        为了使煤矿开采技术更加智能化，做出正确的自动化决策，需要保持良好的煤矿开采环境，引入先进的智能化设备。当前，在煤矿开采工作中，已开始使用监控系统，对煤矿生产工作进行全面监督和管控，可起到良好的作用。但由于监控系统的厂家各有不同，每个平台的数据接口有一定的差异性，导致平台问的数据难以实现共享，处理数据时较为独立，没有融合，容易形成信息孤岛，产生数据碎片化现象，不利于煤矿智能化开采模型的构建。基于此，应创新煤矿智能化开采技术，有效应用物联网技术，使数据和数据之间互相连通，打破数据壁垒，增强人员与人员之间的交流与沟通，帮助人员全面了解设备的各项数据参数，为煤矿智能化开采工作奠定扎实基础。从以下两个方面进行创新：一方面，需要提供物联网位置服务。利用超宽带定位技术，帮助煤矿开采工作了解复杂环境中的各项参数条件，如温度、湿度、不同介质条件下的定位等。建立健全的协同定位平台，利用激光雷达进行准确定位，根据基站晶振误差的自动补偿，对人员、设备位置进行定位，计算其速度和加速度，保障各项设备的正常运转，避免设备和设备间发生碰撞。另一方面．充分发挥物联网云计算服务的作用，基于分布式计算技术，实现科学的大数据处理，实施有效的数据分析工作，为决策者提供可靠的信息。其涵盖的数据类型包括但不限于生产管理数据、时序数据、音视频数据等；所采用的数据分析方法有回归法、分类法等。
        3.2 创新智能化无人开采关键技术
        在创新煤矿智能化开采技术的过程中，可充分应用现代科学技术，逐步实现开采工作的无人化模式，真正实现智能化、自动化管理。利用现代机械设备，完善煤矿开采信息系统，通过准确的矿井下定位导航以及图像智能识别技术，实现自动化控制，智能化处理煤矿开采中的各项状况，提高煤矿智能化无人开采技术水平。为实现这一技术形式，应当做到以下几点：第一，加强对工作面三维激光扫描技术的研究，完善矿井下地图的构建工作，可有效应用三维激光扫描仪，红外双视摄像仪、UWB雷达等技术；第二，利用高效的防爆视觉传感器．其具备良好的除尘、去燥、去雾功能，可对采集的矿井下视频、图像进行有效储存；第三，提高综采装备水平，对其进行实时动态监控。了解其运行位置，做好位置检测工作。
        4 矿智能化开采技术的未来发展趋势
        煤矿智能化开采技术应朝着无人化开采目标前进，要加强对智能化开采技术的研究，提升智能化开采装备水准。具体发展趋势如下：第一，专注于厚煤层、薄煤层的智能化综采技术发展。基于煤矿智能化开采技术顶层设计的要求，进行科学的规划，实现高智能化综采技术研究，积累中厚层煤矿智能化开采的经验。研发适合厚煤层和薄煤层开采的智能化技术，对其关键工艺进行有效研究，充分利用大数据技术和智能化技术。第二，针对当前复杂的煤矿隋形发展高效的智能化综采技术，全面了解现如今煤矿开采区域频发的地质灾害以及其复杂的地质环境特征，研究处理煤矿开采中常见问题的技术措施，加强煤矿智能化开采安全管理。
        结语
        近年来，社会对节能环保工作的重视程度不断提升，在发展过程中降低传统能源的使用占比，提高清洁能源的使用效率。当前，为满足社会经济发展的需求，煤炭仍然是主体能源之一，同时也是能源结构中的重要组成部分。总之，加强对煤矿智能化开采技术的研究，不断创新煤矿开采施工工艺，有效管理煤矿智能化开采技术装备，促进煤矿开采工程的长远发展，获得更多的经济效益。
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