有关煤矿智能化开采技术思考

有关煤矿智能化开采技术思考

宋佳仁1,陈永远2

1.广西东怀矿业有限责任公司东怀煤矿 广西  百色  533000  2.百色双田矿业有限公司跃进煤矿 广西 百色 533000

摘要：近年来，随着经济的不断发展和社会的进步，对煤炭资源的需求也越来越高，当前全世界的煤炭资源储量都在急剧减少，因此若想满足国家发展对煤炭资源的需求，就必须大力开展相关技术研究，同时由于煤炭生产的危险性非常高，一旦在生产过程中出现任何疏忽都很容易引发严重后果。在开展煤炭生产过程中应提高对安全管理的认识，并且将安全管理各项规章制度充分落实，因此为了推动我国煤炭产业的健康发展，非常有必要对相关开采技术和安全生产管理办法进行分析。

关键词：煤矿智能化；开采技术；思考

引言

因煤矿开采成本的增加和国家对于节能减排的政策要求，在煤矿开采上，如何更好地提升效率，实现产业的转型升级是煤矿开采接下来的重要研究方向。20世纪90年代，部分学者提出采矿智能化的概念，为实现无人化综合开采做出积极贡献，相应的关键技术也被陆续研究出炉。智能化采煤技术通过结合人工智能，以智能采煤机器、智能液压支架等煤矿挖掘设备为核心，结合远程监控，利用自动控制系统，进行煤矿的开采。这种方式不仅可以减人增效、节能减排，也能保证采煤安全性，是信息化和工程化相结合而带来的煤矿开采技术改革和创新，也是推动采矿产业持续发展的又一创举。

1存在的问题

到目前为止，我国煤矿的智能化建设已初见效果，只是其中还存在诸多需要排除的问题。因此必须了解到煤矿的智能化建设依然处在萌芽期，而其中的问题重点有三：（1）并没有真正做到全过程的智能化生产。因为矿下生产境况十分恶劣，所用技术手段又具有一定局限性，因此大部分开采环节都必须获得人力支持，比如在带上或者是煤矿巷道的操控中心控制机械来割煤。（2）仅有一小部分煤矿进行了推广使用，技术难度大。想要完成煤炭资源的智能化生产，就必须在煤矿的地上和地下建立网络通信系统，但是大部分煤矿目前均无法做到。（3）并没有建立对应且一致的智能化生产准则。虽说目前智能化生产模式已经在很多煤矿获得了运用，但怎样确保智能化生产设施拥有较强的适用性，还没有更好的答案。因此，我国要想完成所有煤矿的智能化生产改革是比较困难的。

2有关煤矿智能化开采技术思考

2.1多信息融合的协同控制技术

构建多传感器信息融合系统主要是根据多源信息的特征，如：所具备的相关性、关联性。技术人员在采用融合算法，得出全年的数据信息，进而开展更加精准、智能化的煤矿开采、检测、识别和探测等，从而使得相关人员依托智能化水平提升智能决策的能力。信息融合协同技术主要是相关技术人员在借助该系统对相关数据开展协同管理，对各项信息开展融合计算，得出最终的多信息计算结果后实现煤矿开采各项设备的联动管理和控制，在短时间内完成预期任务后，促进各项设备的顺利运行。这就可以看出协同管理和控制的过程中主要应用任务协同模式对设备进行统一控制，完成同一个任务。同时，协同控制时还可以应用协同模式，即该模式分为检修模式协同、工作模式协同、停产模式协同等。例如：煤壁片帮进行分析，该系统中的超前压力信息在发出报警信息后，系统给出相应的指令，在开展图像分析时，相关技术人员借助传感器（煤层图像、断面顶板图像）等进行自动识别，在对其中的图像进行有效识别后，使得图像清晰度和分辨率得到提升，使得技术人员在观测时更加精准。针对护帮板的保护，技术人员需要观测护帮板的护帮强度，在对液压支架初撑力自动补偿系统进行启动和运行时，保障传感器与相关设备运行保持联动状态，进而实现对护帮板的有效保护。

2.2充填开采技术

传统煤矿开采阶段，由于未按照要求对开采现场进行保护，不仅会造成环境污染，而且还会影响煤矿开采效率，这就使得充填开采技术得到了广泛应用。在充填开采技术应用阶段，需要结合实际来对填充物进行合理选择，以此来达到预期的充填效果。如今，常用的填充物有矸石填充、胶结填充、粉煤灰充填等。通常情况下，胶结填充法可以确保填充的稳定性其常见的材料有，水泥材料、胶结剂及骨料等，其可以达到提高煤矿充填效果。而粉煤灰填充也可以达到预期的充填目的，并实现对周围生态环境的有效保护，具有比较高的成本控制价值。

2.3工作面回采探测技术

开采设备在作业期间，必须对采煤工作面的推进方向进行不间断的检测，重点是进行煤矸检测，而这一检测环节则主要是对矸石与煤进行区分，降低回采期间煤矸石的产量。现阶段，已经将光谱分析技术运用到了矸石与煤的区分工作中，比如：拉曼光谱技术、激光诱导击穿光谱技术和太赫兹技术等。但是如何更加精准的区分各种矿石与煤仍然属于一个难度较高的问题，必须在技术上有所突破。在煤矿开采期间，煤岩的分界面会直接影响到采煤机的采动高度。因此，必须精准判定岩层与煤层之间的界限。在界限的断定上通常会用到电磁波探测技术。经过分析电磁波讯号在煤层中的传播时长与电磁波的推进速度便能够计算出煤层的大致厚度。现阶段，对超电磁波探测技术的运用比较普遍，最深可以探测到地下30m，最低也可以探测到地下4m的深度。但该技术仅能运用到煤层较为规整、完好的环境中，如果在破碎的煤层中进行运用就会出现较大误差。所以，研发出能够在恶劣环境下对煤层厚度进行精准探测的技术是非常关键也是十分困难的。

2.4复杂环境下的智能化综合技术应用

在一些地质条件较为复杂、容易产生灾害的矿区，在引入和应用智能采煤技术时，需要考虑到当地情况，建立健全安全保障机制，并将收集到的数据和信息进行效益分析，比如：采用适用性强、灵活性高的遥感技术。在煤矿开采期间，要为所有的地面、巷道和高危作业区部署完善网络通讯设备。在智能化开采控制装置的基础之上，可以建立一套系统性的通用性可视化控制装置，将采煤机、转载机、液压支架、刮板输送机、供电系统、送煤机等形成统一整体，便于统一掌握和控制，确保设备稳定安全运行，也有助于形成网络化的信息综合评价。

2.5刨煤机采煤技术

在煤矿开采阶段，由于煤层厚度存在差异，此时就需要结合煤矿开采特点来合理选择采煤技术。如果煤矿每层厚度比较薄时，或厚度相对比较中等时，一般会选择刨煤机采煤技术。在刨煤机采煤技术实际应用阶段，其可以开采每层特别薄的煤矿，最小开采厚度可达到0.6m。通常情况下，在刨煤机采煤过程中，每一刀的切割深度一般可以达到25cm，而切割速度可以提升至3m/s，从而有效提高煤矿开采效率。如今，在刨煤机采煤工艺中，借助智能驱动系统可以实现对采煤过程的有效控制，这样既可以为其它区域煤矿开采提供借鉴，而且还可以提高刨煤机采煤智能化水平，进而在降低煤矿企业采煤成本的同时，提高煤矿企业经济效益。

结语

我国煤矿对智能化开采技术的大力推进，为煤炭行业的产业升级提供了一次绝好的机会。煤矿智能化开采技术的革新对促进煤矿产业的转型和发展发挥着重要作用。智慧煤矿也成为未来主要发展趋势，智能化开采作为其主要核心技术，我们需要紧紧抓住信息技术和5G技术带来的发展契机，将煤炭开采和数字化矿山的建设融为一体，借助人工智能、物联网技术和大数据技术等促进传统开采矿业的改革和创新，从而构建更加高效的智慧煤矿，实现智慧煤矿的可持续发展。

参考文献

[1]唐恩贤,张玉良,马骋.煤矿智能化开采技术研究现状及展望[J].煤炭科学技术,2019,47(10):111-115.

[2]杜艳军.煤矿智能化开采现状及展望[J].山西煤炭,2019,39(4):71-74.

[3]余铜柱.智能化技术在煤矿开采中的现状及展望[J].科技创新导报,2019,16(19):22-23.

作者简介：宋佳仁(1995-），男，助理工程师，本科，主要从事煤矿开采管理工作。