煤矿采掘机械自动化与智能化研究

煤矿采掘机械自动化与智能化研究

宋德垚

托克逊县博斯坦煤业有限公司 新疆吐鲁番 838100

摘要：本文旨在探讨煤矿采掘机械自动化与智能化研究的现状、挑战与发展趋势。首先分析了煤矿采掘机械自动化与智能化的重要性，接着阐述了相关技术的原理与进展，然后提出了煤矿采掘机械自动化与智能化的实施策略，最后总结了我国在煤矿采掘机械自动化与智能化方面取得的成果及存在的问题。

关键词：煤矿采掘；机械自动化；智能化

随着煤矿生产深度的增加和矿井条件的复杂化，对采掘机械自动化与智能化的需求日益迫切。自动化和智能化技术的应用不仅可以提高煤炭资源的回收率，减少资源浪费，还能有效预防矿井事故，保障矿工的生命安全。本文旨在分析煤矿采掘机械自动化与智能化技术的现状、挑战和发展趋势，为煤矿企业和技术研发机构提供理论指导和实践参考，促进煤矿产业的技术创新和转型升级，实现可持续发展。

1 煤矿采掘机械自动化与智能化技术原理及进展

1.1 自动化与智能化技术原理

自动化技术原理是由传感器、控制器、执行器和反馈环节四部分组成。传感器是自动化的基础，它可以将各种物理量（如温度、压力、流量等）转换为电信号，传输给控制系统。控制器是自动化的核心，根据传感器采集的信号，通过预设的程序和算法，对执行器进行控制，实现生产过程的自动化。执行器是自动化的终端，根据控制器的指令，执行各种动作，如开关、调节阀门等，以实现对生产过程的控制。反馈环节是自动化的重要组成部分，通过检测控制效果，对控制系统进行调整，以保证系统的稳定性和准确性。

智能化技术原理是由人工智能、数据处理、控制算法和网络通信四部分组成。人工智能是智能化技术的核心，它通过模拟人类的思维和行为，实现对复杂问题的自动处理。人工智能技术包括机器学习、深度学习、自然语言处理等。数据处理是智能化技术的基础，通过对大量数据的分析和处理，提取有用信息，为决策提供支持。数据处理技术包括数据挖掘、大数据分析、云计算等。控制算法是智能化技术的关键，通过对控制系统的优化，实现对生产过程的智能控制。控制算法包括模糊控制、PID控制、自适应控制等。网络通信是智能化技术的基础设施，通过实现设备之间的互联互通，提高系统的协同性和效率。网络通信技术包括有线通信、无线通信、物联网等。

1.2 煤矿采掘机械自动化和智能化技术进展

当前，自动化采煤技术包括自动化割煤、自动推移输送机、自动喷雾等，这些技术的应用大大提高了采煤效率和质量，同时减少了人力资源的消耗。利用物联网技术和传感器网络，实时监控矿井内的环境参数如瓦斯浓度、温度、湿度、风流速度等，以及设备的运行状态，及时做出调整和故障预测，确保生产安全。

2 煤矿采掘机械自动化与智能化的实施策略

2.1 建立健全煤矿采掘机械自动化与智能化体系

建立一套完善的体系。第一、加强政策支持：政府应出台相关政策，鼓励和支持煤矿企业进行机械自动化与智能化改造。第二、加大研发投入：煤矿企业应加大在自动化与智能化技术研发上的投入，与科研机构、高校等合作，共同推动先进技术的研发和应用。第三、推进标准化建设：建立健全煤矿自动化与智能化技术的标准体系，确保各种技术和设备之间的兼容性和互操作性。第四、强化安全监管：加强对煤矿自动化与智能化系统的安全监管，确保技术的应用不会带来新的安全隐患。第五、推广应用案例：积极推广煤矿自动化与智能化改造的成功案例，鼓励其他煤矿企业借鉴和学习。第六、加强国际合作：与国际先进企业进行技术交流和合作，引进国外的先进技术和管理经验，提升我国煤矿自动化与智能化水平。第八、注重环境保护：在推进煤矿自动化与智能化的同时，也要注重环境保护，确保生产过程中的废气、废水、废渣等得到有效处理。

2.2 加强煤矿采掘机械自动化与智能化队伍建设

培养一支既懂技术又懂管理的专业队伍，提高煤矿采掘机械自动化与智能化技术的应用能力和水平。提升人才培养质量，加强对煤矿行业技术人才的培养，特别是自动化、智能化领域的专业人才。可以通过设立专业培训课程、开展技能竞赛等方式，提升人才的实际操作能力和创新能力。

2.3 创新煤矿采掘机械自动化与智能化技术及应用

鼓励技术创新，不断研发新技术、新设备，同时探索新的应用模式，以适应煤矿生产的多样化需求。利用高精度传感器和智能控制系统，实现采煤机的自动调节和智能决策，提高采煤效率和质量。建立云计算和大数据平台，实现矿井生产数据的集中存储、分析和决策支持，提高矿井智能化水平。研发矿用机器人，承担一些危险或者人力难以完成的工作，如井下探险、救援等。利用物联网技术和人工智能算法，实现矿井气体、温度、湿度等环境参数的实时监测和智能分析，提前预警和防范潜在安全风险。

2.4 提高煤矿采掘机械自动化与智能化技术的覆盖面及影响力

通过政策引导、资金支持、示范项目等方式，扩大技术的覆盖面，提升其在煤矿行业的影响力。与国际先进企业进行技术交流和合作，引进国外的先进技术和管理经验，提升我国煤矿自动化与智能化水平。积极推广煤矿自动化与智能化改造的成功案例，鼓励其他煤矿企业借鉴和学习，扩大技术的覆盖面和影响力。

3 我国煤矿采掘机械自动化与智能化成果及存在的问题

我国煤矿采掘机械自动化与智能化经过多年的发展，取得了一系列显著成果，但同时也面临着一些问题和挑战。

成果主要有a、技术突破：在采煤工作面自动化和智能化装备、掘进工作面自动化和智能化装备、煤矿辅助作业装备与机器人等方面取得重要突破；b、智能化系统构建：通过建立智能化开采工作面，实现了综采成套装备的巷道及地面控制的智能化远程控制开采；c、信息基础设施发展：煤矿网络技术、通信技术、定位技术等方面的发展，为自动化、智能化提供了信息基础；d、政策支持：政府出台了一系列政策，推动了煤矿智能化建设的发展；e、产学研合作：煤炭行业产学研通力合作，共同攻关，推动了技术的进步和应用；f、智能化应用扩展：全国已有多个煤矿建成了智能化采掘工作面，智能化应用范围不断扩大。

存在的问题有：a、技术应用不均衡：虽然取得了一定的成果，但技术的应用在不同地区、不同煤矿之间存在不均衡现象；b、信息系统孤岛现象：煤矿信息系统各自独立，难以实现有效互联互通，影响了智能化水平的提升；c、标准化程度不足：缺乏统一的标准和规范，导致技术和设备之间兼容性和互操作性存在问题；d、安全监管挑战：自动化和智能化的系统需要更加严格的安全监管，以确保生产安全；e、人才短缺：高素质的技术人才短缺，特别是在自动化、智能化领域；f、资金投入不足：煤矿智能化改造需要大量的资金投入，部分企业可能面临资金压力；g、技术成熟度：虽然取得突破，但部分技术的成熟度和可靠性仍需进一步提高。

4 结论

总之，煤矿采掘机械自动化与智能化是实现煤矿生产现代化、提高生产安全性和效率、减少人力成本、促进环保和可持续发展的关键途径。随着技术的不断进步和应用的深入，这些技术将在煤矿产业中发挥越来越重要的作用。

未来，煤矿采掘机械自动化与智能化的发展应加强技术创新，继续加大科研力度，推动技术创新，特别是在人工智能、大数据分析、云计算等领域的发展；加强标准化建设，加强标准化工作，确保新技术的可靠性和安全性，推广成熟的自动化和智能化解决方案；注重人才培养，加大对专业人才的培养力度，提升行业整体技术水平，培养既懂技术又懂管理的复合型人才。

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作者简介：宋德垚（1986—），男，辽宁营口人，大学本科，工程师，主要从事矿业工程研究工作。