煤矿智能化矿井建设高质量发展现状及展望

煤矿智能化矿井建设高质量发展现状及展望

张壮

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摘要：随着科学技术的发展，我国的智能化技术有了很大进展，并在煤矿工程中得到了广泛的应用。矿井智能化建设是推动企业转型升级，实现减人、提效、增安目标的重要途径。随着科技的不断发展，煤矿企业正积极探索应用信息化、智能化的手段提高产能、增进安全、减少环境破坏，实现智能化开采和资源的高效利用，这是当前煤炭行业的发展趋势和方向，矿井智能化建设也成为高质量发展煤炭工业的重要环节。本文就煤矿智能化矿井建设高质量发展的现状及展望进行研究，以供参考。

关键词：智能化建设；现状分析；建设目标

引言

煤矿资源质量是煤矿企业自身持续化发展的基础，因此煤质管理是重中之重。新时期良好的市场环境，使煤矿行业竞争日益加剧，此时，煤矿资源质量成为竞争优势之一，提升煤质管理质量和效率成为煤矿企业发展的关键。由于多因素影响，大多数煤矿企业的煤质管理已经向智能化发展，甚至部分煤矿已实现智能化管理，但在动态实时管控方面发展较薄弱，更多以事后补救为主，阻碍企业发展。

1智能化系统阐述

煤质管理工作已进行系统优化升级，探索智能化管理系统建设路径。整体煤质管理遵循事前预报预测有措施，事中过程控制有手段，事后总结评比有提高，全过程信息反馈有落实的运行机制实施。但由于多因素影响，始终无法实现煤质动态化、实时管理，导致企业发展面临挑战。为解决这一问题，利用新时期信息技术、数字技术等，结合企业现有管理体系，构建煤质智能化24ｈ实时管理系统，打造煤质智能化管理平台，实现煤炭采掘、分选加工全过程24ｈ实时监控，将该模式与智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系进行深度融合。

2煤矿智能化矿井建设高质量发展现状

2.1主干网络

当前煤矿矿井之前已建设百兆光纤工业以太网，尚未形成环网结构。各子系统之间相对独立，通过地面调度中心设备监控机房的核心交换机进行汇聚，并通过核心交换机实现不同子系统间的数据通讯。

2.2矿井数据通信的实时性较差

矿井的数据通信网络就像人体的血管，对矿井的安全生产有着极其重要的作用。当前智能化矿井建设还面临地下跟地面缺乏良好交互性的问题，信息反馈的直观性受到了影响。煤矿企业通常借助井上井下环网进行信息交互，然而，由于受到井下复杂多变的生产条件影响，通信信号的质量和传输速度一般不高，稳定性较差，井下和地面的数据传输带宽较低，实时互动存在延迟，即数据传输的实时性目标难以实现，这不利于通过视频方式驱动矿井进行无人化的生产。同时，因为受到传输速度和带宽的影响，生产过程产生的大量数据的采集和分析治理结果无法立即在设备控制上进行直接响应，不利于充分发挥和调动先进生产设备的能力，影响矿井智能化建设水平的提升。另外，国内井工煤矿地质条件复杂多变，矿井灾害问题凸显，很多矿井在顶板、水害、冲击地压、瓦斯突出等灾害的治理上投入了大量的监测监控设备，生产过程中产生庞大的数据量，对数据通信网络的传输产生了极大的负荷。一些大型的采掘设备缺少较高的精准度，缺乏先进的实时监测响应技术，电液控的应用不够成熟稳定，也影响了大型采矿设备的自动化和无人化水平。

2.3上级云端数据接入

当前煤矿已接入上级云端数据平台、大数据中心，实现本级矿用数据和决策应用数字化，可上传通风、瓦斯、产量、人员定位、工业视频等数据至上级单位及监管部门。

3矿井智能化建设的条件

（1）加快硬件设备的智能化。要想建设智能化矿井，应先确保硬件设备的智能化，在矿井生产中，大量智能化设备的稳定运行是保证采矿作业远程控制目标实现的必要条件，也是促使无人化目标实现的基础所在。因此，煤矿企业要密切关注煤炭行业的发展及采矿设备的革新，结合具体需要引入智能化的矿井硬件设备，积极主动地创建智能化、无人化的矿井生产环境。（2）矿井具备稳定的信息化网络系统。在采矿生产中要求前端硬件跟后端控制系统保持密切统一，当后端发出操作指令后，前端设备立即做出正确的反馈，这是采矿无人化生产的前提条件。为了实现无人化目标，可靠的信息化系统非常关键，在确保矿井生产的各个场所都建立网络覆盖的基础上，进一步加强矿井各个生产环节子系统之间的协同控制，保障信息化系统的稳定和实时数据的传输，不断实现真正的无人化生产。（3）培养矿井智能化工程技术人员，保障人才支持。科技的发展推动了煤炭行业的变革，传统的采矿专业已经不能满足智能化矿井的发展要求，智能化矿井的建设需要越来越多的既熟悉煤矿业务又掌握工业互联网等前沿知识的复合型人才。因此，煤矿企业要加大力度培养智能化工程技术人员，同时注重人才引进，健全人才培养方式，建设一支标准高、专业强的人才团队，将人才覆盖到矿井生产的方方面面，推进采掘作业、机电运输、通风排水、调度监测等各个环节的智能化，最终实现智能化矿井的建设。

4智能化煤矿建设整体规划及建设路径

4.1智能化煤矿建设整体规划

由于智能矿山建设投入大、周期长，按照“整体设计、分步实施”的原则进行分阶段实施。智能矿山建设划分两期建设，一期工程完成智能化信息基础设施建设、智能化掘进面的建设，完成智能综合管控平台的建设及相关系统的接入，实现井下采掘面减人的目标；二期工程完成智能化综采工作面、智能煤矿的总体建设内容，实现每班井下总人数减少的目标。各期主要完成的内容如下：基础设施、“感知矿山”安全系统、控制系统建设为主，二期以智能综采工作面和智能化煤矿整体建设为主。建设内容包括：智能化综合管控平台建设、调度室建设、综合管控平台的部分系统建设、工业环网建设（包括地面环网和井下环网的建设），以及工业视频的升级改造。智能化采煤工作面和智能化煤矿的建设。建设内容如下：智能化采掘工作面的建设、智能化煤矿矿井整体建设、洗选厂智能化的建设及其各智能化子系统的接入。

4.2不断探究智能精准开采关键技术

基于透明地质大数据智能精准开采技术是结合物探（槽波勘探、巷道测量、物探等）方式建设透明、精准的工作面三维模型，事先对截割模板进行规划，然后再应用雷达定位、惯性导航、大数据决策分析等技术持续调整截割模板，再结合矿井精准控制平台有效控制液压支架和采煤机。结合槽波地震勘探、孔中雷达探测技术、巷道测量和写实、地震信息再解释、瓦斯抽放钻孔测井技术等取得地质（起伏和结构）信息，通过多源数据融合技术建构透明和精度高的工作面模型。利用透明工作面数字孪生系统，结合当前工作面的位置，在地质模型当中将煤层顶底板曲线切割出来，获得相应间隔点的采高、倾角、俯仰角等信息，根据激光雷达技术测量推进的巷道两边的距离，深入界定回采剖面部位；将惯性导航系统安装在采煤机上，及时记录采煤机俯仰角、航向角、横滚角等姿态信息；结合采煤机摇臂采高传感器得到剖采高，依靠实现模型的动态更新，实现工作面地质模型自动切割。

结语

综上所述，矿井智能化建设不仅仅是国家和行业的要求，也是煤矿企业获得高质量发展的技术支撑。煤矿企业应密切关注行业发展形势，以科技创新为驱动力，以矿井智能化建设为导向，积极建设安全高效的生产模式，不断提升智能化开采水平，充分利用工业互联网、大数据、云计算、5G通信等时代前沿技术，提升装备水平，优化通信网络，朝着无人化矿井的方向不断探索和努力。

参考文献

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[3]张雷.多元灾害智能协同治理深地资源智能开采新突破：张双楼煤矿智能化示范矿井建设成果及经验[J].智能矿山，2022，3（4）：37-46.