张顺
神东煤炭集团补连塔煤矿运转一队，内蒙古 鄂尔多斯 017209
摘要：煤被深深地埋在地球储层中，其特点是开采条件艰苦、工作环境恶劣、劳动强度高和危险因素高。因此，煤炭开采一直被视为高风险行业。煤炭行业一直需要通过技术改进来提高煤矿开采的效率和安全性，以促进煤矿开采行业的发展。从21世纪开始，随着技术的飞速发展，5G自动化技术在中国得到了迅速发展和广泛应用。当前，在信息技术与传统产业深度融合的相应新形势下，人类生产生活的各个领域都发生了巨大的变化，其中智能化技术与传统设备的融合以确保产业转型升级成为主流趋势。
关键词：煤矿；智能化开采；关键技术
由于安全、环境和其他因素的影响，煤炭行业对智能技术和设备的需求尤为重要。因此，旨在实施无人采矿的智能化技术和设备的开发对于煤炭工业的发展意义重大。目前，国内外煤矿智能化开采技术和设备研究也取得了长足的进步，出现了LASC、IMSC、采煤机记忆截割、液压支架跟机自动化等先进的煤矿智能化开采技术，为煤矿安全和清洁生产做出了贡献，建成了许多机械化程度高、自动化程度高的现代煤矿，生产效率、安全指标得到了明显改善。经济的飞速发展推动了煤炭行业的快速发展,但目前煤炭开采生产环节仍然存在许多问题,一定程度上制约了煤炭行业向智能化转型的方向和水平。煤炭采掘过程中,要对核心技术进行技术创新和升级改造,才能提高工业信息化水平,带动智能采掘的产业升级。文章对5G技术背景下的煤矿智能化开采技术进行分析,提出利用信息技术改造传统的采掘方式和信息化管理,减少安全事故发生,提高煤炭企业经济效益,促进我国煤炭行业发展。
1国外无人煤矿智能化开采智能技术发展现状
目前，在地质环境不复杂地的煤层中原则上能够做到采矿智能化，但是在复杂的地质条件下智能化采矿系统应用依然面临许多问题。为了促进我国智能化煤矿开采技术的发展，加快智能煤矿的建设，文章概述了综合智能化开采的概念和重要性以及新型智能化煤矿开采方法和技术，并提出了一套煤矿智能化开采技术应用模式。
1.1LASC技术
澳大利亚综采长壁工作面自动控制委员会（LASC）对煤矿中的集成自动化和智能化采矿技术进行了研究，运用高精度光纤陀螺仪、导航和定位算法来定位和控制开采过程。主要研究成果包括采煤机三维精确定位，工作面智能找直、工作面水平控制等，在添加采煤机智能化控制、煤流负载平衡的同时建立工作面自动化系统原型。这些研究成果在澳大利亚得到较好的应用。在LASC技术中，可以在开采前从钻孔和掘进数据中得到在工作面上开采煤层的相应状态，并使用陀螺仪获得采煤机的精确坐标，这两个技术的组合可以实现自动切割煤。在工作面上，北京天地玛珂电液控制系统有限公司成功将LASC技术引入中国，从而全面提高了国内煤矿的采矿技术水平。在外国煤矿中使用LASC系统可以使产量提高5%~25%，有效减少煤矿开采人员暴露于危险生产环境中的时间，有效提高煤矿的安全性。同时，也稳定了煤炭产量，减少波动并实现了生产平衡。
1.2IMSC技术
美国研发的煤炭智能采矿服务中心可用于工作面智能5G控制，利用电话或电邮实时监控地下设备运转，发现问题第一时间预警，为煤矿提供每日、每周、每月和每季度的设备运行情况报告，以便煤矿进行更加高效地管理，同时提高设备的维护效率。例如，澳大利亚盎格鲁矿业公司建立了煤炭智能开采服务中心，以实时监控其职责范围内的相应矿井，通过数据分析可以全面准确地掌握设备状态，从而更好地保障设备稳定运行，进而提高煤矿开采能力和开采安全性，并取得更多的经济利益。
2.煤矿智能化采矿技术进展
在“十二五”期间，中国积极推进智能煤开采技术的研究开发，取得了一系列智能煤技术成果。基于智能控制软件，矿工可以通过剪切记忆切割，液压支撑和机器自动化以及可视化5G干预等技术智能地控制地面或巷道内部的所有机械采矿设备，在采矿作业中智能化采煤、推进、移架、运输、降尘和其他作业程序的智能化，实现连续、安全、高效地工作面开采，也为智能化采煤技术的发展提供方向指引。
2.1采煤机记忆切割技术
通过将位置传感器安装在采煤机的牵引部分中，基于位置偏移量数据，通过控制器确定采煤机的位置，从而实现精确定位。基于此思路我国研究人员开发出适用于我国煤矿开采的采煤机记忆切割程序，该程序与煤矿的实际生产过程相关联，可以有效解决扫煤不彻底、三角煤截割、推溜、端头支架自动跟机拉架的相应问题，并在工作面上实现了采煤机自动切割记忆的功能。采煤机记忆切割技术是在综采煤矿作业中实现采煤机智能化作业的有效方法，在我国煤矿智能化开采技术应用中取得了巨大的成功和良好的效果。然而，由于煤矿开采地质环境条件和其他时空条件的随机性和不确定性，在采煤过程中由于截割阻力和其他因素的相应变化造成的采煤机抖动将导致刮板输送机的不平整。在传统的综采作业中，采煤机驾驶员需要根据工作面顶板和底板的状况以及切煤机的工作状态不断调整切煤剪，以实现“三直两平”工作面。而当前的采煤机记忆切割技术还不能做到及时调整和适应采煤机驾驶员的控制，因此，从控制采煤过程的角度来看，很难完全满足采煤机长期自动切割煤的要求。
2.2液压支架自动跟随采煤机技术
该技术的原理是将红外发射器安装在采煤机上用于发射数字信号，将红外接收器安装在每个支架上，用于从切煤设备接收红外发射器的数字信息，以检测采煤机的位置和方向。开发与煤矿开采环境条件相适应的用于煤矿开采过程中液压支架的自动支架软件，通过软件识别有关采煤机的位置和方向，并实现自动控制工作面上液压支架自动跟随采煤机，自动推溜、自动喷雾等功能，动态选择选煤机的工作位置，以实现液压支架和采煤机刮板输送机随采煤机自动运行。通过分析端支架和传动机构的运动逻辑和时间之间的差异，优化控制程序，可以实现端支架和传动机构的自动控制。
2.35G控制技术
目前，国内已经成功研发出针对综采的5G控制系统，包括地表监控系统、采矿机械综合控制系统、工作面视频监视系统和数据通信系统。地表监控系统包括5G控制系统和语音系统，在井下，采矿机械的综合控制系统设置于综采面；通过环网将采矿机械的信息和监控视频图像信息传输到地表监控系统，据此地表监控系统可以控制井下大型采矿机械的运行，包括机械设备的启动和停止、设备的运行状态监控、设备自动作业、设备5G操控、设备故障报警、设备运行数据分析等；如可以通过5G控制技术实现泵站系统的相应集成联动控制和按需供液，智能变频与电磁卸荷联动控制，解决工作面变流量恒压供液的问题，确保工作面液压系统稳定。建立基于多级过滤系统的高纯液体供应保证机制，以确保工作表面上使用的液压油的安全性。5G控制系统可以大大提高采矿安全性，合开采5G控制系统基本结构。从国内外智能煤矿开采技术的发展状况可以发现，目前国内外在理论和实践层面都对煤矿的智能化开采进行了大量研究和应用尝试，其基本目标是确保煤矿开采过程的相应安全性和效率。智能开采分为两种模式：一种是综采5G控制模式，另一种是智能适应模式。
3结语
综上所述，鉴于煤层赋存条件的复杂性和安全限制是煤矿智能化开采技术研究与应用面临的主要问题。应该加快完善煤炭资源管理和产能计划，将安全高效的环保型煤炭开采作为我国煤炭资源开发的主要产业政策，取消反向开采和生产设备的相应方法。加强智能化媒体开采技术的创新研究，开发具有自主知识产权的智能化煤矿技术和设备体系，提高我国煤炭产业的国际竞争力。
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