煤矿智能无人采煤工作面开采关键技术分析

煤矿智能无人采煤工作面开采关键技术分析

薛冬冬

山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司  042100

摘要：智能无人采煤技术能有效减少顶板灾害，在保障安全的前提下进一步提升煤炭开采效率，也是煤炭行业的重要发展方向。结合各项工作的作业需求，选择关键技术，配置智能设备，通过实时工业以太网与无线覆盖网络，将各个相关设备紧密相连，实现对整个工作面的智能化操作管理。同时，随着技术的不断进步，煤矿智能无人采煤将成为未来煤炭开采的主流趋势。

关键词：煤矿；智能；无人采煤；关键技术

引言：现阶段，开采技术的革新对提升生产效率、保障人员安全及实现可持续发展具有举足轻重的意义。煤矿智能无人采煤工作面开采技术的应用，标志着煤炭开采进入一个全新的智能化时代。该技术通过数据监控与三维显示、设备姿态监测、视频监控以及通讯网络平台等关键技术，实现采煤工作面的自动化、智能化操作管理，提高煤炭开采的效率和安全性，极大地降低人力成本。

一、智能无人采煤工作面的特点

（一）开采范围大

从纵向角度来看，智能无人采煤技术能实现对煤矿深岩层的开采，覆盖到地下较深的区域，即使在空气稀薄、地质与水文条件恶劣的2000m以下深层煤层，也能通过智能化设计的无人工作机制进行开采和研究，大大降低施工难度和危险系数。从横向角度来看，无人工作面可以更大胆地预测可施工区域，对大量的数据信息进行归纳整合，进而得到更具创新性、突破性的开采方案，使横向开采范围得以广泛覆盖，可开采的横截面积更大[1]。其开采范围大的特点，使智能无人采煤工作面在煤矿开采领域具有显著的优势。

（二）开采效率高

通过引入先进的智能化技术和自动化控制系统，智能无人采煤工作面能实现对煤炭开采流程的高效优化和管理。该系统能精确控制采煤机的运行轨迹和速度，确保采煤过程的高效、稳定和安全。同时，智能无人采煤工作面还能实现24小时不间断作业，大大提高煤炭开采的效率和产量。此外，智能无人采煤工作面还能减少人为因素对开采过程的影响，降低事故发生率，提高开采的安全性和可靠性。

（三）安全指数高

通过控制关键生产设备，该技术实现工作面生产作业流程的自动化和无人化，显著提高开采过程的安全性。因无人化作业方式能减少人员直接参与开采过程，降低人为因素引发的事故风险。同时，智能无人采煤工作面配备先进的监测和预警系统，能实时检测工作环境和设备状态，及时发现潜在的安全隐患并采取相应的措施，进一步确保开采过程的安全性。

（四）提高资源利用率

通过采用先进的探测技术和智能化控制，无人采煤系统能精确识别煤炭资源的分布和储量，减少资源的浪费和损失的同时，无人化作业还使开采过程更加精细化和规范化，能最大限度地提取煤炭资源，提高开采效率[2]。此外，智能无人采煤系统还能实时监测开采过程，确保煤炭质量的稳定性和均一性，进一步提升资源的利用率。

二、煤矿智能无人采煤工作面开采的关键技术

（一）数据监控与三维显示技术

数据监控与三维显示技术通过集成先进的信息采集、传输、处理和分析功能，实现对采煤工作面的全方位、实时、高精度监控，为无人采煤提供坚实的技术保障。在数据采集与传输方面，通过布置在采煤工作面的各类传感器，实时采集煤层厚度、硬度、瓦斯浓度、温度、湿度等关键数据，并通过有线或无线方式传输至中央控制系统，传感器具有高精度、高可靠性、抗干扰能力强等特点，能确保数据的准确性和实时性[3]。再对数据处理与分析，中央控制系统接收到数据后，利用先进的算法和软件进行处理和分析。系统能根据实时数据预测工作面的地质变化情况，自动调整采煤机械的运行参数，确保采煤过程的安全和高效。同时，系统还能对采煤机械进行故障诊断和预警，提前发现潜在的安全隐患。通过利用三维建模和虚拟现实技术，将采煤工作面的实际情况以三维图像的形式展示，使工作人员能直观地了解工作面的地质结构、设备布局、采煤进度等信息，为决策提供更加准确、全面的依据，还能实现远程监控和指挥，使工作人员在安全的地方对采煤过程进行实时监控和干预，显著提高采煤过程的安全性和可靠性，减少人为因素导致的安全事故。

（二）设备姿态监测技术

设备姿态监测技术主要依赖于先进的传感器和数据处理系统，实时监测采煤设备在工作过程中的姿态变化，传感器通常包括加速度计、陀螺仪、角度传感器等，被安装在设备的各个关键部位，以全面捕捉设备的运动状态。在采煤过程中，设备姿态监测技术能实时检测设备的倾斜、旋转等姿态变化，并将各项数据传输到中央控制系统进行处理。通过对数据的分析，系统准确判断设备是否处于正常工作状态，并预测可能出现的故障或危险情况，有助于减少设备停机时间，提高生产效率。

（三）视频监控技术

煤矿视频监控系统是现代工业的重要组成部分，该系统与现有的视频会议、内部通讯、信息数据采集、网络预警、计算机局域网以及中心指挥信息系统等设备实现互联互通。通过利用计算机技术、通信技术、视频监控技术，完成综合、高速的信息处理，实现高清晰度、高亮度、多画面、多功能的显示能力，并且有编辑、存储画面等功能，使各种信号均可以在大屏幕墙上显示，为煤矿的安全生产提供直观的图像信息

[4]。在煤矿智能无人采煤工作面中，视频监控系统能实时监测工作面的各项生产活动，包括采煤机的运行、液压支架的支护、刮板输送机的运输等。通过视频监控，清晰地观察到工作面的生产情况，及时发现异常情况并采取措施，确保煤矿的安全生产。另外，为保证视频监控画面的清晰度，需采用高清晰度视频传输技术，如：高分辨率的摄像机、高效的视频编码器和传输设备，使视频信号在传输过程中不失真、不卡顿，系统还具备快速响应和高效处理能力，视频画面实时更新，信息及时反馈，为煤矿的安全生产提供可靠依据。

（四）通讯网络平台技术

通讯网络平台技术通过建立高效、稳定的数据传输通道，实现采煤设备之间、设备与监控中心之间的信息互联，如：工作面实时数据的采集、传输、处理和分析，包括采煤机的工作状态、煤层的厚度和硬度、瓦斯浓度等关键参数的实时监测，利于优化采煤工艺、提高采煤效率等。同时，支持远程监控和管理功能，在网络平台上搭建监控中心，管理人员实时查看采煤工作面的运行情况，及时发现和处理问题，工作人员在安全地带对采煤设备进行操控，降低作业风险。此外，通讯网络平台技术还具备强大的扩展性和兼容性。随着煤矿智能化水平的不断提高，新的设备和技术将不断被引入到采煤工作中，能支持各种不同类型和品牌的设备接入，实现信息的无缝对接和共享，并随着煤矿生产规模的变化而灵活扩展，满足不断增长的通信需求。

结语：

通过对煤矿智能无人采煤工作面的特点分析，利于施工单位对关键技术的分析与选择，并配置专业化的工作人员，规范作业的过程中提高开采效率，降低安全风险，为煤矿行业的可持续发展注入新的活力。未来，随着技术的不断进步和创新，煤矿智能无人采煤工作面开采技术将愈发成熟，为煤炭行业带来更多可能性，推动煤矿行业的持续健康发展，也能为经济社会发展作出更大贡献。

参考文献：

[1]王国法,孟令宇.煤矿智能化及其技术装备发展[J].中国煤炭,2023,49(07):1-13.

[2]郭文兵,吴东涛,白二虎等.我国煤矿智能绿色开采技术现状与展望[J].河南理工大学学报(自然科学版),2023,42(05):1-17.

[3]王彦明.绿色发展理念下的煤矿智能开采发展[J].内蒙古煤炭经济,2022,(15):136-138.

[4]王凌浩.综采自动化智能无人化技术与应用[J].电子技术与软件工程,2021,(16):125-126.

薛冬冬，1990年11月21日，男，汉族，大专，助理工程师，山西乡宁焦煤集团申南凹焦煤有限公司，042100，15835739752