煤矿智能化开采模式和技术路径研究

煤矿智能化开采模式和技术路径研究

李志英

长治县西山煤业有限责任公司 山西长治 047100

摘要：在煤矿开采过程中引入智能化技术，有效地促进了我国煤矿企业逐渐向着技术性人才过渡，提高了煤炭行业的经济效益，保证了煤炭质量。目前我国在煤炭开采中智能化使用中缺乏一定的概念意识、关键技术的不足等多种因素的影响，使得智能化无法在煤炭开采中得以有效运用。基于此，本文将对煤矿智能化开采模式与技术路径进行研究。基于此，对煤矿智能化开采模式和技术路径进行研究，仅供参考。

关键词：煤矿智能化开采；模式；技术

引言

长期以来，煤炭在我国能源结构中占据重要地位，并且在未来很长的一段时间内保持我国能源结构的主体地位。目前，随着开采深度的不断加大，深部煤岩体处于高地温、高渗透压等恶劣环境中，采动影响剧烈、冲击地压等矿山灾害时有发生，对矿工的生命安全以及煤矿的安全生产威胁极大，为实现煤炭资源安全、高效、绿色开采，发展智能化开采技术势在必行。

1煤矿智能化概述

煤矿智能化是我国煤矿工业生产的全新形式，也是我国煤矿工业可持续性健康发展和稳步发展的基础支撑。煤矿智能化主要是将计算机网络技术、传感技术、自动化技术以及其他各项技术融为一体，形成更加标准、更加完善、更加一体、更加健全的覆盖煤矿产业链全过程的全面感知体系，形成煤炭资源开采的全数据传输通道，是为煤炭资源开采的数据传输、应用分析等提供数据支撑的服务平台。煤矿智能化将大数据信息技术、物联网技术、人工智能技术、计算机网络技术等多项先进的科学技术融为一体，使煤炭资源的开采过程更加自动化、智能化和科学化，实现煤炭资源开采过程的全过程管控与全流程控制，使煤炭资源的开采效率能够得到大幅度的提升，也把发生安全事故的可能性降到最低，保证煤炭资源开采的安全性，为煤炭资源开采企业提供更有力的安全保障，也为煤矿生产企业提升经济效益和市场竞争力提供支持。

2我国智能化开采研究现状

我国的智能化开采技术起步比较晚，但经过近２０年的潜心研究，发展迅速。２００７年，我国研制出首套替代外国进口的液压支架电液控系统，打破了外国企业的长时间垄断；２００８年，榆家梁矿对薄煤层开采技术进行尝试及试验，实现了支架跟随采煤机的自动化移架、推移刮板输送机等作业；２００９年，冀中能源峰峰集团联合浙江大学在多个矿区建立薄煤层采煤机综采数字化无人工作面，实现采煤机位置检测、状态监控等功能；２０１３年，国家“８６３计划”项目“煤炭智能化掘进技术与装备（二）”立项，课题是“综采智能化控制技术与装备”，重点是突破智能化开采的关键技术和研制出智能化开采的技术装备；２０１６年，兖矿集团通过惯性导航技术实现了工作面的自动找直，主要解决工作面设备控制问题；２０１７年，我国开展了国家重点研发项目“煤矿智能化开采安全技术与装备”，主要对煤岩界面实时识别技术、智能开采控制技术及装备、无人工作面巡检机器人、工作面智能化超前支护设备及辅助作业平台等进行智能化研究；２０２０年，国家发改委等八部委出台了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，明确指出智能化是煤矿工业高质量发展的核心目标。目前，我国已经取得了“液压支架电液控制系统、采煤机记忆切割和可视化远程干预控制”等一系列成果，但综采工作面智能化技术与装备与国外的智能化开采相比还存在一定的差距。

3煤矿开采智能化模式技术路径研究

3.1智能自适应开采技术分析

在智能化煤炭开采过程中使用智能自适应开采技术，通过对上层控制系统实施指令，自动进行调节，对煤层条件和周围环境因素进行分析与感知，实现煤矿综合采煤设备进行自主感知，调控执行，任务动作等装置相互配合，为煤矿开采中工作的支持与推进进行支持，实现煤矿开采无人或者少人化操作。加强对采煤工作面应用设备的有效自主操作与控制，实现采煤过程中智能感知和控制，取得煤炭智能化开采的良好效果。智能自适应技术的开采是煤矿智能化开采过程中最高的发展目标，其集中了煤矿开采技术的全部优势，是技术集成和综合的具体表现。要充分把握煤矿智能自适应开采模式的相关技术，使得在实践过程中技术的有效运用，包括直线度和水平度控制技术等。

3.2智能化掘进技术

目前，煤炭行业的智能化掘进，从现场的装备配置及应用来看，是在传统综掘的基础上，进一步升级的快速掘进系统，是以掘锚一体机和ＴＢＭ盾构机为代表的装备系统。掘锚一体机，主要用于煤巷掘进，月进尺达到２０００～３０００ｍ／月，取得较好应用效果。ＴＢＭ盾构机主要用于岩巷掘进，从应用情况来看，月进尺达到４００ｍ以上，应用效果非常好，这２项技术装备的应用，大大缓解了矿井生产接续紧张的局面，为加快推广智能化掘进技术发挥了巨大作用。该系统具备如下功能：①实现掘、支、运一体化。掘进落煤、临时支护、运煤、永久支护一体化，可实现部分工艺同时作业。②实现掘进远程控制。在掘锚一体机后方约２０～３０ｍ设置操控平台，操作人员利用视频监控操作掘进机，按设定的截割模型实现自动截割。③实现导航定位，中心偏移自调整。利用红外控制器，控制截割头按设定的路线割煤，防止超挖，提升自动化水平。④设置电子围栏。在掘进作业期间，若有人员靠近电子围栏设定区域，立即发出报警信号并自动切断电源，保障安全掘进。同时，工作面现场视频画面实时上传地面调度室，提升安全管理水平。

3.3综采工作面自动化+可视化远程干预半智能技术

模式的关键技术在煤矿智能化开采过程中使用综采工作面自动化+可视化远程干预半智能技术模式的关键技术模式，能够有效解决智能适应开采技术模式应用中经常出现的问题，例如很难突破关键技术难点等，要利用新的思路模式与技术路线来改善智能自适应开采技术模式应用的局限性，提高了煤炭智能化开采模式的有效应用。此外，综采工作面自动化+可视化远程干预半智能技术模式的关键技术模式的使用，能够将液压支架和采煤机等多种设备进行控制，形成了以综采工作面的运输巷集中为中心的控制系统，在此基础上实现了自动化开采支护和推进的控制，促进了综合工作面的开展。与此同时，综采工作面自动化+可视化远程干预半智能技术模式的关键技术在使用过程中，通过采用综合工作面视频，实施及时监控，相关工作人员在控制中心对采煤使用设备进行监测，并对运行中出现异常的设备给予人工干预，及时纠正所存在的问题，从而促进了煤矿智能化开采技术的进一步发展。结合综采工作面自动化+可视化远程干预半智能技术模式的关键技术的实际应用状况，基于此开采模式的关键技术由远程实时操作技术、人工调控技术、现场场景远程控制技术等组成。

结束语

煤机装备智能化技术还处于起步阶段，虽然有部分煤机装备采用了智能化技术，但还未形成产业规模，多数煤机装备还停留在机械化、自动化的阶段。探讨煤矿开采数据挖掘技术等煤矿区装各智能化的关键技术，确定这些技术在煤矿区装备的应用范围，得出煤矿区装备智能化的技术路线，对提升煤矿区装备智能化水平具有重要意义。

参考文献

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