刘 伟
（淖尔壕煤矿，内蒙古鄂尔多斯市 017205）
摘要：从智能化矿山的概念、综采面无人开采国内外研究简况、影响无人开采的关键因素、技术的实现和发展趋势等方面，浅谈煤矿综采工作面智能无人化开采新技术。
关键词：煤矿综采工作面；智能化无人开采技术；发展趋势
引言:煤矿井下开采危险性高，工作环境恶劣，在综采工作面也常会出现事故。随着转向深部的开采，高地应力、高温问题也愈加突出，使得开采作业时常遇到一系列技术难题。为了解决这些问题，通常都是通过建立和完善作业程序和尽力盖上环境状况，且进行系统科学的实时动态监测、分析，以及有效控制的技术措施。但解决安全上的根本问题，还是实现无人化开采。因此，综采建立以数字化、信息化、虚拟化和集成化为基础，进而实现计算机网络管理的管控一体化的智能化开采才是最终目标。智能化开采也是未来发展的方向。
1.智能化矿山的概念
智能化矿山技术是芬兰首先提出的计划，他们为了保持采矿业的竞争优势才引出此思路。其目的是通过实现煤矿的实时生产控制和设备自动化，并采用高新技术提高生产效率和经济效益。而智能化矿山的实质就是根据其历史信息、开采现场信息和市场信息，实时控制达到最优经济生产的自动化高技术的地下采矿。智能化矿山的总体构架见图l所示。
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2.综采面无人开采国内外研究简况
在国外煤矿开采技术方面一直处于领先地位，一些国家在综采面智能化研究方面取得了较好的成效。其包括对采矿环境的检测、综采面设备工作情况检测和采矿机位置的检测等。在综采面，通过全面检测，大大方便了人们分析工作中的故障，也方便找出故障发生原因，能快速有效解决问题，进而提高了开采的效率。当前，国内在综采面智能化无人操作研究上，也已经实现了三级设备一键启动和停止的状况，有的已实现了综采面完全智能无人化的操作。这种通过三机设备的有效连接全面控制，为综采面无人化的实现奠定了一定的基础，多是初步实现了无人开采的目标。但在智能系统对开采设备进行相应的控制过程中，尚存在一些问题。在运输中智能化系统就要依据运输量的大小进行一定的调整，对生产能力进行一定的控制，实现无人开采也需要网络的全面覆盖和支持。
3.影响综采面无人开采的关键因素
煤矿综采面实现无人化开采的主要影响因素较多，但主要集中在以下几点：一是环境影响。煤矿开采的环境比较恶劣，在开采中事故频发，势必推动人们实现无人化开采。但是，各项工作都会受到环境的制约和影响。二是设备影响。实现综采面智能无人开采的重要前提就是设备，而智能化无人操作对设备的使用要求非常高，首先要有较高的稳定性，其次自动化水平和可靠性也要求较高。任意一方面达不到标准要求都无法有效地实现无人操作。三是技术因素影响。综采面智能化无人操作，在技术上要求很高，现阶段国产开采智能化、自动化技术还不是多高，无法与实际工作操作的效率相比。要实现真正的智能化无人开采，就需要将各个设备与技术等连接起来。目前煤矿综采面无人开采还有许多较为关键的技术需要不断的研究与解决，真正意义上的运行还有段距离。四是开采观念的影响。在智能化开采上，人们还缺少一种坚定的信念，认为无论多好的技术都没法实现智能无人化开采，所以人的观念也是影响煤矿综采面智能无人开采的重要因素。很多人认为智能化无人开采是一项不可能实现的重要工作。其工作环境复杂，工作条件恶劣，常会伴有事故发生，认为仅靠技术与设备是无法解决的。为此，在这在一定程度上也阻止了综采面无人开采技术的开发，减少了煤矿的开采量。另外，要确保能有效地实现智能化无人开采，而在操作人员的技术和操作水平上也有着较高的要求，这无形又给综采面智能化无人开采设置了障碍和阻力。
4.综采面智能化开采的技术实现
一是资源评估和开采计划。新兴的地理信息系统、三维可视化和计算机辅助设计技术，近年来得到应用，这使得复杂的地质体和矿体空间信息也更容易理解和使用了。运用地质统计学的插值方法，可将地质结构和矿石品位分布直观的显示在所建立的三维模型上。进而可在指定区域的矿石储量上运用地质统计工具计算得出。计算机辅助的地质和岩石力学建模技术，有效提高了矿区初始布置、支护条件及其后续扩展的设计速度，进一步降低了投资费用。现整合的功能商业软件包有：Micromine—Datamine、Surpac、Minesight等，这都可用来进行三维开采设计、地质体建模、资源评估和矿山计划方面。二是快速准确的信息收集系统。像与全部开采过程有关的信息数字化，这是实施煤矿智能化开采的基础，而开采现场信息的数字化又是难点，也是实施智能化监测、控制和调度的关键。这势必要建立基于传感器技术的信息收集系统。三是构建井下综合通信网络。由于智能矿山的主体部分是全矿范围内的、高速度、大容量的双向通信网络，因此井下必须建立综合通信网络系统，这是实现智能化开采的重要基础。四是智能开采系统功能实现。要实现智能化开采，必须建立以覆盖全矿的传感器网络和大容量的综合通信网络为基础条件，以便控制中心处理生产过程中产生的数据，并确保连续实时监控、生产优化、远程控制和自动运行的要求。
5.综采面无人智能化开采发展趋势
煤矿实现对综采工作面的智能化无人开采，在技术上有关键性的两点要具备，那就是智能化无人开采技术要融入多传感器技术，需要完善软件系统。这也是未来实现全面智能化无人开采发展的必然趋势。1）智能化无人开采技术融入多传感器技术。多传感器技术已被广泛应用在测量方面，尽管测量方式能满足了大部分需求，但是在无人开采技术方面还要不断完善。因开采的测量往往需要采集更多的数据，所以融入多传感器技术方能有效地提升智能化无人开采运行效率。2）智能化无人开采技术中需要完善智能化开采方面的软件系统。因智能化开采系统的应用，并不是将系统中的每一子系统叠加而成，它是将每一个子系统的功能等融合起来，以确保其系统之间保持着一定的联系，实现子系统与子系统的信息共享。在运行中也会有意外的情况发生，若与智能化系统软件结合，并不断完善智能化系统，那会使智能化无人开采的稳定性更有保障。除外，智能化无人开采技术中与网络系统的结合也成了必然趋势。靠网络系统做支撑，才能确保设备智能化的运行，综采工作面智能化无人开采技术才能得以实现。
结束语:煤矿智能化无人开采系统，其综合了各个领域的先进技术，能够有效地提高产量、降低生产成本、减少环境对人体健康的影响，也能使矿工远离灾难。智能化开采系统也是维持煤矿竞争力，并实现可持续发展的良策，又是未来发展的大势所趋。
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