煤礦智能化的關(guān)鍵技術(shù)與安全保障

蘇科科

（山西晉煤集團(tuán)晉圣坡底煤業(yè)有限公司機(jī)電管理部 山西省晉城市 048006）

作為我國(guó)運(yùn)行過(guò)程中的主要能源，煤礦在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中發(fā)揮了巨大的作用，而伴隨著經(jīng)濟(jì)的提升，對(duì)于煤礦需求量也隨之真正增長(zhǎng)。未來(lái)各大企業(yè)將加強(qiáng)對(duì)于煤礦的采集，從而更好的提升經(jīng)濟(jì)效益，但是需要注意的是，在煤礦企業(yè)發(fā)展的過(guò)程中由于安全問(wèn)題所在造成的安全生產(chǎn)事故發(fā)生率隨之上漲。相比較于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)煤礦發(fā)生安全生產(chǎn)事故的概率較高，這是因?yàn)槲覈?guó)當(dāng)下的煤礦生產(chǎn)技術(shù)依舊停留在人力、機(jī)械層面，對(duì)于一些智能手段沒(méi)有進(jìn)行重視，因此需要在發(fā)展中使用智能化、信息化的手段來(lái)對(duì)煤礦開(kāi)采進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，幫助煤礦企業(yè)得到更好的進(jìn)步與提升。

1 我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)當(dāng)下存在的主要問(wèn)題

首先由于井下環(huán)境位置危險(xiǎn)因素過(guò)多，造成安全生產(chǎn)問(wèn)題時(shí)常發(fā)生。其次，在煤礦運(yùn)行的過(guò)程中位于一線的工作人員普遍呈現(xiàn)專業(yè)素質(zhì)較差的情況，而這也是突發(fā)事件處理能力較差的主要原因[1]。最后這是由于在當(dāng)下煤礦的運(yùn)行過(guò)程中高科技技術(shù)無(wú)法得到應(yīng)有的應(yīng)用，從而導(dǎo)致煤礦企業(yè)一方面無(wú)法留住高科技人才，另一方面也無(wú)法更好的使用高科技設(shè)備。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，煤礦產(chǎn)業(yè)需要向信息化、智能化等等方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變，從而降低煤礦產(chǎn)業(yè)中發(fā)生危害的可能性。除此之外，未來(lái)發(fā)展過(guò)程中還需要堅(jiān)持將煤礦產(chǎn)業(yè)與現(xiàn)代化的信息技術(shù)工作進(jìn)行融合，從而更好的推動(dòng)煤礦產(chǎn)業(yè)得到發(fā)展。

2 智能化煤礦產(chǎn)業(yè)介紹

在實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中，由于工作環(huán)境較為復(fù)雜，因此無(wú)法控制危險(xiǎn)因素。例如開(kāi)采的過(guò)程中需要使用易燃易爆物質(zhì)，而施工環(huán)境較為狹小，這就導(dǎo)致工人在實(shí)際開(kāi)采的過(guò)程中危險(xiǎn)性較大。除此之外，在施工的過(guò)程中電磁波傳輸泄露問(wèn)題也較為嚴(yán)重，長(zhǎng)期處于這種工作環(huán)境下將對(duì)工人的身體產(chǎn)生嚴(yán)重的損害[2]。

2.1 智能化煤礦產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)

（1）由于工作環(huán)境較為復(fù)雜，因此在實(shí)際的工作過(guò)程中需要保證環(huán)境中不會(huì)含有過(guò)量的易燃易爆氣體，需要控制在安全的范圍內(nèi)。工作的過(guò)程中可以使用小功率工具來(lái)降低工作人員與氣體接觸，避免發(fā)生爆炸。

（2）工作的過(guò)程中由于空間較為狹小，墻壁彎曲情況受到了限制，因此在實(shí)際傳輸?shù)倪^(guò)程中往往存在一定的障礙，這導(dǎo)致電磁波傳輸泄露問(wèn)題較為嚴(yán)重。除此之外，施工過(guò)程中一些信號(hào)需要使用電磁波來(lái)進(jìn)行傳輸，一旦電磁波泄露嚴(yán)重，將會(huì)導(dǎo)致很多時(shí)候工作指令無(wú)法到達(dá)指定地點(diǎn)。

（3）伴隨著采集工作的逐漸深入發(fā)展，未來(lái)的采集工作需要更好的技術(shù)支持，要求工作人員能夠配備移動(dòng)設(shè)備與人均監(jiān)控設(shè)施，從而更好的提升工作效率，保證工作人員的互相聯(lián)系[3]。

（4）煤礦企業(yè)在工作的過(guò)程中環(huán)境往往較為潮濕，這導(dǎo)致通信設(shè)備在使用的過(guò)程中會(huì)受到一定的影響，因此需要采用一定的抗潮濕、抗腐蝕措施，從而更好的提升通行設(shè)備質(zhì)量。

（5）當(dāng)下煤礦企業(yè)在運(yùn)行的過(guò)程中企業(yè)往往需要工作人員能夠步行前往工作地點(diǎn)，這要求工作人員能夠擁有較好的身體素質(zhì)，同時(shí)也能夠保證隨身補(bǔ)給品和設(shè)備較為輕便。

（6）井下工作往往存在著不確定性，因此要求工作人員能夠控制好電壓的輸送，要求電壓輸送穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)。同時(shí)還需要建立備用供電線路，備用電源要求較高，要求在斷電的情況下備用電源也能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立的兩到三小時(shí)供電。

（7）由于煤礦企業(yè)在實(shí)際的工作過(guò)程中存在一定的特殊性，因此構(gòu)建遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備、遠(yuǎn)程勘測(cè)系統(tǒng)的過(guò)程中要求系統(tǒng)能夠盡量保證安全性能，同時(shí)工作時(shí)間達(dá)到十二個(gè)小時(shí)以上[4]。

2.2 煤礦智能化產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀以及發(fā)展階段

在煤礦企業(yè)工作的過(guò)程中往往會(huì)有著一定的不可預(yù)測(cè)性，因此在使用智能化技術(shù)發(fā)展煤礦企業(yè)的過(guò)程中需要關(guān)注智能化產(chǎn)業(yè)的實(shí)際發(fā)展腳步，從而更好的保證兩者能夠維持統(tǒng)一發(fā)展腳步。未來(lái)的發(fā)展需要針對(duì)于煤礦企業(yè)的實(shí)際局限性與特殊性進(jìn)行加強(qiáng)，通過(guò)智能化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)來(lái)將之進(jìn)行彌補(bǔ)，從而更好的將智能技術(shù)進(jìn)行完善，保證發(fā)展的過(guò)程中可以將煤礦智能技術(shù)的實(shí)效性進(jìn)行加強(qiáng)。未來(lái)的市場(chǎng)發(fā)展過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生更加龐大的煤礦需求，因此需要結(jié)合以往的開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，使用智能化技術(shù)來(lái)更好的幫助煤礦產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)發(fā)展。

2.3 煤礦產(chǎn)業(yè)智能化、信息化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

未來(lái)的發(fā)展需要將煤礦產(chǎn)業(yè)的智能化運(yùn)用分為三大階段，分別是：監(jiān)控層、安全保障層、決策層。

2.3.1 監(jiān)控層

監(jiān)控層主要的作用是在煤礦企業(yè)發(fā)展過(guò)程中對(duì)潛在性危險(xiǎn)進(jìn)行管理，從而保證在開(kāi)采前盡可能的降低危險(xiǎn)因素。經(jīng)過(guò)詳細(xì)分析之后發(fā)現(xiàn)，監(jiān)控工作主要包括對(duì)礦井的通信檢查、對(duì)礦井的監(jiān)視、對(duì)特殊情況的緊急處理措施準(zhǔn)備情況、對(duì)下井人員的身體素質(zhì)檢查、對(duì)下井工作的檢測(cè)、對(duì)電子系統(tǒng)工作狀況的檢測(cè)、對(duì)電機(jī)電動(dòng)裝備的盡早審核、對(duì)壓力壓強(qiáng)的檢測(cè)、對(duì)天氣水防系統(tǒng)的勘測(cè)[5]。

2.3.2 安全保障層

安全保障工作主要是將三防作為主要的保障方法，從而保證井下工作能夠順利的開(kāi)展，目的在于能夠?qū)鹿ぷ魅藛T的人身安全進(jìn)行監(jiān)督與管理。未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中要求工作人員可以對(duì)潛在的危險(xiǎn)進(jìn)行防范，例如對(duì)水電勘測(cè)工作等等進(jìn)行持續(xù)的安全管理。除此之外，在開(kāi)展安全保障的過(guò)程需要建立對(duì)緊急情況的處理措施，一旦發(fā)生了意外能夠及時(shí)的進(jìn)行解決，這避免了人員的傷亡與不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3.3 決策層

決策層的主要工作時(shí)對(duì)施工時(shí)間、施工工期、施工費(fèi)用等等進(jìn)行全方面的約束與安排，主要的目的在于能夠?qū)κ┕ふw環(huán)節(jié)進(jìn)行約束。除此之外，決策層的作用還在于進(jìn)行市場(chǎng)策劃，與客戶對(duì)接，從而保證經(jīng)濟(jì)水平的提升。決策層雖然無(wú)需在一線進(jìn)行工作，但是對(duì)于整個(gè)煤礦來(lái)說(shuō)決策層都起到了重要的作用[6]。對(duì)于不同的施工方案決策層需要進(jìn)行規(guī)劃與判斷，將潛在的危險(xiǎn)進(jìn)行清除，降低危險(xiǎn)系數(shù)。未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中需要將多個(gè)施工方案進(jìn)行整合處理，從而實(shí)行一套最有效的施工方案，盡可能的提升煤礦產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展水平。

2.4 煤礦信息化、智能化技術(shù)的基本要求

（1）未來(lái)的發(fā)展要求煤礦礦井工作人員能夠?qū)⑷松戆踩O(shè)定為主要的工作思想，盡量讓高效生產(chǎn)與生產(chǎn)安全達(dá)到雙贏。同時(shí)還需要注重地面對(duì)于井下的遠(yuǎn)程技術(shù)控制，煤塵、水、火等等方面的因素進(jìn)行監(jiān)管，從而全方面保證煤礦運(yùn)行安全[7]。

（2）未來(lái)的發(fā)展還需要采用統(tǒng)一化的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，將信息進(jìn)行統(tǒng)一的處理，從而更好的將智能化技術(shù)應(yīng)用于煤礦的實(shí)際發(fā)展中。同時(shí)為了避免出現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析過(guò)度，需要對(duì)數(shù)據(jù)中存在的漏洞進(jìn)行篩選，防止出現(xiàn)影響整個(gè)計(jì)算結(jié)果的錯(cuò)誤。

（3）建立具有更高可調(diào)控性，從而幫助煤礦工作人員在實(shí)際開(kāi)展采集工作的過(guò)程中能夠做到隨機(jī)應(yīng)變，解決實(shí)際突發(fā)情況。

（4）未來(lái)還需要將遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合發(fā)展，未來(lái)的發(fā)展還需要將遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的圖像畫(huà)面進(jìn)行重視與更新，從而保證井上工作人員能夠隨時(shí)掌握井下情況。

（5）建立無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)的同時(shí)還需要建立有線監(jiān)控系統(tǒng)，由于井下的惡劣環(huán)境，因此往往對(duì)信號(hào)的傳遞會(huì)產(chǎn)生影響，這就為井下工作帶來(lái)了危險(xiǎn)的不可預(yù)測(cè)性。未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，在使用無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)的過(guò)程中，還需要建立有線監(jiān)控系統(tǒng)與有線交流系統(tǒng)，更好的幫助工作人員實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與溝通管理。同時(shí)需要對(duì)有線監(jiān)控設(shè)備與有線交流設(shè)備進(jìn)行定時(shí)定期維護(hù)，防止出現(xiàn)損壞[8]。

（6）交換機(jī)的安裝非常重要，很多時(shí)候會(huì)影響礦井的實(shí)際運(yùn)行。安裝的過(guò)程中需要將交換機(jī)安裝在供電所的井下，而網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)則是需要安裝于煤礦信息數(shù)據(jù)庫(kù)。除此之外，在使用的過(guò)程中還需要保護(hù)系統(tǒng)光纜與電纜。

（7）供電的過(guò)程中電源不可避免會(huì)出現(xiàn)供電波動(dòng)，要求能夠?qū)⒐╇姴▌?dòng)限制在正常的范圍中，同時(shí)保證安全系統(tǒng)指標(biāo)能夠達(dá)到最高。井下工作的過(guò)程中電力非常重要，甚至可以說(shuō)影響了工作人員的人身安全。未來(lái)的發(fā)展需要加強(qiáng)對(duì)電源的管理，除此之外井下的系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析工作也需要保證在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行。

（8）在煤礦井下工作的過(guò)程中，安全系統(tǒng)總需要裝備有防爆監(jiān)控系統(tǒng)，保證輸電能夠?qū)㈦娎|與光纜的信號(hào)得以輸送。對(duì)于防爆電氣系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，除了安全性與可靠性之外，還需要保證擁有便攜性，從而方便工作人員隨身攜帶。在使用電氣系統(tǒng)之間，要求能夠經(jīng)過(guò)詳細(xì)的檢查與核對(duì)，從而保證整體安全水平[9]。

2.5 煤礦信息化、智能化的關(guān)鍵技術(shù)操作

（1）需要加強(qiáng)對(duì)于煤礦監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，在井下進(jìn)行工作的過(guò)程中，監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)往往具有著較大的流量，這是因?yàn)楣ぷ魅藬?shù)較多，傳輸距離過(guò)長(zhǎng)，因此未來(lái)發(fā)展中需要提升煤礦監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的整體運(yùn)行水平。同時(shí)煤礦檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)需要重視電源、電壓的防護(hù)適應(yīng)能力，從而對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)達(dá)到雙層保護(hù)。

（2）在井下工作的過(guò)程中，要實(shí)現(xiàn)井下與地面的有效溝通與交流，要求工作人員能夠重視無(wú)線傳輸?shù)乃?。有線設(shè)備的限制過(guò)多，因此在使用的過(guò)程中需要著重發(fā)現(xiàn)無(wú)線設(shè)備，從而保證數(shù)據(jù)交流的準(zhǔn)確性與及時(shí)性。除此之外，進(jìn)行無(wú)線信息傳播的過(guò)程中，需要遠(yuǎn)離電視、廣播、無(wú)線電臺(tái)等等媒體設(shè)備，這些設(shè)備將會(huì)對(duì)無(wú)線傳輸設(shè)備發(fā)出的電磁波產(chǎn)生影響[10]。

（3）在煤礦運(yùn)行的過(guò)程中，地面管理人員需要對(duì)井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而保證井下的圖像能夠及時(shí)的傳輸至井上，避免信息的滯后性與不準(zhǔn)確性。除此之外，還需要對(duì)畫(huà)面進(jìn)行實(shí)施的管理，例如強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)、使用衛(wèi)星傳輸、這些都能夠有效的提升畫(huà)面?zhèn)鬏斝Ч?/p>

（4）為了更好的維護(hù)井下工作效果與安全性，煤礦企業(yè)需要根據(jù)當(dāng)下實(shí)際情況來(lái)開(kāi)展井下的檢測(cè)工作。煤礦需要定時(shí)定期對(duì)煤礦工作人員進(jìn)行教學(xué)、開(kāi)展主題講座，從而保證信息傳遞人員可以將數(shù)據(jù)的傳輸工作專業(yè)化。除此之外，還需要在井下安裝移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)以及廣播、電臺(tái)等等，盡可能的提升井下工作人員工作質(zhì)量，防止出現(xiàn)信息傳遞不及時(shí)的現(xiàn)象。在進(jìn)行煤礦數(shù)據(jù)采集分析的過(guò)程中，需要結(jié)合多方面的信息進(jìn)行分析與探討，除此之外還需要保證井下工作的獨(dú)立性。雖然使用同一的數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)，但是井下的不同工作范圍需要進(jìn)行獨(dú)立的管理與計(jì)算，從而提升更新與分析的專業(yè)性。煤礦檢測(cè)系統(tǒng)需要能夠顯示時(shí)間、安全、數(shù)據(jù)等等功能，進(jìn)行調(diào)控[11]。

（5）煤礦井下工作的特殊性決定了在井下工作的過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)一些不可預(yù)測(cè)的安全問(wèn)題，因此在工作的過(guò)程中需要充分的關(guān)注煤礦井下工作人員以及設(shè)備的位置移動(dòng)，下井之前需要做好運(yùn)行規(guī)劃，無(wú)論是下井人員的工作軌跡還是設(shè)備的運(yùn)行方向都是如此。未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，需要將井下的一系列動(dòng)向都及時(shí)的向精神工作人員進(jìn)行匯報(bào)，從而方便井上工作人員能夠制定出更加穩(wěn)定的安全運(yùn)行措施。

（6）煤礦企業(yè)在發(fā)展的過(guò)程中還需要建立統(tǒng)一化的調(diào)度控制中心，控制中心的建立需要滿足以下要求：首先要求工作人員擁有專業(yè)化的一線生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，從而更好的提升工作經(jīng)驗(yàn)。其次在工作的過(guò)程中要求工作人員可以通過(guò)生產(chǎn)工作計(jì)劃的制定來(lái)對(duì)指令進(jìn)行約束與管理，更好的滿足生產(chǎn)生活要求。最后則是需要建立起一線操作人員與生產(chǎn)計(jì)劃之間的統(tǒng)一傳輸與統(tǒng)一管理，對(duì)于一些具有安全性能的設(shè)備進(jìn)行隨時(shí)檢查。

（7）一般來(lái)說(shuō)采煤機(jī)的控制是依靠滾筒算法，再加上對(duì)圓筒壓力、圓筒電流、采煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度等多個(gè)方面進(jìn)行全方面的調(diào)控。未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中采煤機(jī)需要使用切割機(jī)技術(shù)來(lái)對(duì)采煤機(jī)的實(shí)現(xiàn)全方面的提升與發(fā)展。

（8）在工作的過(guò)程中，煤礦的工作需要結(jié)合傳統(tǒng)煤礦產(chǎn)業(yè)與系統(tǒng)，專業(yè)化的管理水平。未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中需要使用煤礦專用的軟件系統(tǒng)，從而更好地對(duì)機(jī)器進(jìn)行合理的操控與管理。管理的過(guò)程中需要與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行結(jié)合，對(duì)煤礦運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的潛在危險(xiǎn)與實(shí)際危險(xiǎn)進(jìn)行分析?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)在發(fā)展的過(guò)程中提供了極大的便利，使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)χ車(chē)h(huán)境實(shí)現(xiàn)全方面的管理與提升。除此之外，還需要注意在煤礦企業(yè)運(yùn)行過(guò)程中造成的大氣污染、土壤礦物質(zhì)破壞等等多方面因素進(jìn)行分析。未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中需要將礦井上下以及礦井產(chǎn)生的水文問(wèn)題進(jìn)行解決與調(diào)控。

（9）未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中還需要針對(duì)于對(duì)地監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行管理，管理的主要方向集中在了數(shù)據(jù)化、圖像化、計(jì)算機(jī)模擬等等功能的實(shí)現(xiàn)。除此之外，在加強(qiáng)管理的過(guò)程中還需要使用分布式采礦功能，盡可能的對(duì)復(fù)雜對(duì)象實(shí)行有效的分布處理，從而提升處理效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)于當(dāng)下煤礦產(chǎn)業(yè)運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際情況進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)于智能化、信息化技術(shù)在煤礦企業(yè)發(fā)展過(guò)程中的特點(diǎn)和會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行列舉。未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中需要關(guān)注煤礦企業(yè)在井下工作過(guò)程中的特殊性，從而更好的制定出符合礦井實(shí)際情況的工作方案。在保證煤礦安全正常運(yùn)行的過(guò)程中，想要更好的提高整體工作效率，需要關(guān)注未來(lái)信息化技術(shù)的使用。伴隨著我國(guó)當(dāng)下信息化技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，要求工作人員能夠?qū)⑽磥?lái)的整體發(fā)展與歷史發(fā)展形勢(shì)進(jìn)行結(jié)合，從而全方面的提升整體發(fā)展水平。除此之外，雖然煤礦企業(yè)在發(fā)展的過(guò)程中由于特殊性以及實(shí)際情況導(dǎo)致與信息技術(shù)的結(jié)合有著一定的難度，但將信息技術(shù)落實(shí)在安全管理方面也能夠起到良性影響。因此未來(lái)的發(fā)展中煤礦企業(yè)需要集中力量來(lái)提高生產(chǎn)效率，從而滿足市場(chǎng)日益龐大的需求。而信息化技術(shù)的出現(xiàn)在很大程度上幫助煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)了安全性的提升與增強(qiáng)，真正的達(dá)到了安全水平與施工效率共同發(fā)展的要求。