陕煤集团神木红柳林矿业有限公司 陕西省榆林市 719300
摘要：为了提高煤矿的开采安全系数，实现智能化煤矿与智能化开采成为我国煤炭企业未来发展的必经之路。随着科学技术的不断发展与进步，智能化开采技术也逐步地开始应用，并且在应用的过程中也取得了不错的成果。本文主要针对智能化矿山与智能化开采技术进行深入分析，并明确发展目标，促进我国矿山行业稳步发展。
关键词：智能化煤矿；智能化开采技术；发展方向
引言
煤炭是中国的主要能源，保证其安全高效开采具有十分重要的意义。经过多年的发展，煤矿开采技术实现了由炮采向综采的转化，开采效率和安全性大幅度提高，例如工人的效率大幅度提高、百万吨死亡人数大幅下降。为了响应国家节能减排的号召和进一步提升煤矿生产的效率及安全性，煤矿企业开始研究智能化开采技术。所谓的“智能开采技术”，就是在综采技术的基础上，实现无人化及自动化开采。然而中国现在还处于智能化开采的初级阶段，很多技术还有待突破。因此，认识智能化开采的发展现状及智能化综采工作面设计的关键技术是十分必要的。本文将围绕智能化开采的发展现状和智能化综采工作面的初步设计展开论述。
1智能化开采发展
20 世纪 90 年代，德国、美国、澳大利亚等国家都基于工业自动化和远程可视化监控，提出了相应的智能采矿技术方案，实现对采煤机、液压支架、刮板输送机等设备的控制。1990 年，德国推出了以“设备程控”为特征的综合机械化电液控制自动化系统；2000 年后，澳大利亚工业组织研发了以设备定位技术为核心的自动化系统；同时，美国的公司还提出了虚拟开采的想法，实现对地面的远程监控；德国公司开发了具有防撞、智能控制、切割模板等功能的智能采煤机。
2智能化煤矿关键核心技术研究方向
2.1精准地质信息系统及采掘探测技术装备
煤矿的地质信息会随着采掘工作的进展而发生不同变化的动态信息。将地址信息精准化是煤矿采掘的基本也是核心，也是智能模块形成的基础条件。所以，开发工作面使用智能采掘系统及装备，将采掘数据与地址信息自动采集、处理、分析从而构建一个精确的四维动态巷道图，将矿井内部全方位信息透明化，从而实现将地质信息、测量数据及巷道掘进动态，形成三维电子图进行管理，这些就是实现智能化煤矿的基础条件。目前，2D与3D地测技术，基本可以实现多个部门进行数据互通共享及重要图件绘制、文件报表报备等工作，在日常的管理工作中合理使用该项技术能够有效地将工作的效率提高，同时，也能使工作的质量得到保证。若想真正意义上实现人工智能开采只凭这些是完全不够的，必须要求技术系统可以随着开采的进度推进自身设备可以实现自动学习、自动更新、自动反馈、自动操作。当前，首要任务是在现有三维GIS技术管理平台上，将采掘过程中收集的各种数据信息及研发工作面3D地质动态图绘制技术结合，构建出一个透明化采矿的智能化掘进技术与地质分析汇聚一身的管理平台，此平台可以为以后煤矿开展工作提高安全保障。
2.2小青矿中厚煤层智能化开采
通过对智能化设备生产厂家及智能化技术应用的煤矿进行学习考察，检索、采集开采资料，本着“降低创新成本、缩小同行业差距、争取投资收益最大化”的原则，根据小青矿井下实际生产条件，通过收集相关技术资料，经与科研院所多方论证，最终确定工作面主体设备采用鸡西煤矿机械制造有限公司的采煤机，液压支架由铁法能源公司生产配套，输送机、转载机、破碎机由宁夏天地重型装备科技有限公司生产配套，液压泵站由无锡煤矿机械厂生产配套；
2.3智能化工作面设计的关键技术
井下设备位置、运动状态以及姿态的测量是实现智能化开采的基础。为此，需要对工作面三维成像、井下高清视频图像的获取以及综采设备实时位置和运动状况的监测等方面进行研究。工作面三维成像是为了实时了解工作面的实际开采情况，这个过程通常需要采用先进的三维激光扫描来完成。由于工作面附近的粉尘浓度过高且光线比较暗，必须采用具有很强防尘能力的镜头和低亮度感光元件，通常可以采用CCD元件的感光元件。井下卫星定位信号比较弱，很难对设备进行定位，为此采用惯性导航的方式来进行综采工作面的定位。稳定的围岩控制是实现安全开采的根本，这就要求液压支架具有足够的工作阻力。为此，需要对液压支架与围岩的自适应控制、采煤机的自适应控制进行研究。为了使液压支架与围岩具有一定的自适应能力，需要液压支架能对工作面的顶板应力进行实时的测量，并对工作阻力做出调整。目前，液压支架与围岩相互作用的机理比较复杂，这使得对围岩的自适应控制具有一定的难度。智能化开采的关键在于使综采工作面设备具有一定的自主学习能力，能根据实际情况做出最有利的判断。而要使机械设备具备自主学习的能力，就要使机械设备具有一个“大脑”。对于机械设备而言，“大脑”指的是微处理器和智能学习算法，而智能学习算法则是实现自主学习的关键。虽然现在开发了一些智能算法，例如人工神经网络算法、模糊算法以及混沌算法等，但是这些算法都有着其特有的使用环境。
2.4采煤机记忆截割技术
记忆切割控制程序实现了采煤机在工作面的自动记忆切割操作，并根据采煤工艺的需要对配置进行了修改。将采煤机操作设定为学习模式，手动控制采煤机采煤，此时控制程序将所有割煤参数进行储存，并根据工作面的状态及采煤工艺的需要，及时做出改变。采煤机智能运行时，可根据储存的截割轨迹自动截煤。当煤层条件发生变化时，可就地或远程干预。
2.5智能化煤矿物联网技术与装备
通过煤矿物联网技术的研发与应用，一方面，它有效地构建了一个能够准确定位井下工作人员的具体位置的感知区域，为发生危险时进行搜救提供了更加有力的帮助；另一方面，煤矿物联网技术通过与云计算和边缘计算的充分结合，促进了设备数据的完美互通。（1）物联网位置服务。物联网位置服务是建立在超宽带定位技术的基础上，并且能够在复杂的工作面上进行操作，可以针对现场的实质情况作出进一步的分析，来精确定位数据的一种算法，并以惯导及激光雷达辅助其进行精准定位，建立一个完善的协同定位平台。该平台能够实现网络自主功能，而且还能够智能化补偿走时与晶振出现的误差现象，实现对设备及操作设备的人员及设备运转速度进行精确的定位计算，以此避免设备在运转中出现碰撞故障，保证设备及人员的安全。（2）物联网云计算服务。互联网云计算是将分布式计算作为基础，并且构建出综合采矿工作面大数据的计算构架，从而得到最标准的算法库，实现综合数据体系的实时分析、聚类，实现主流数据可视化工具的研发并与外部数据实现互交互补。
结语
随着智能化时代的到来，智能化开采成为煤矿行业重要的发展方向。所谓的“智能开采技术”，就是在综采技术的基础上实现无人化及自动化开采。然而中国现在还处于智能化开采的初级阶段，很多技术有待突破。能化开采不仅仅注重一些智能算法的开发，更注重的是硬件设备。与此同时，煤矿智能化开采还需要大量的信息化专业方面的人才，但是现在很多煤矿不具备这个条件。与传统的综采工作面不同的是，智能化综采工作面更加复杂，需要控制的信息和设备也更多。
参考文献：
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