煤礦智能化開采關(guān)鍵技術(shù)分析

袁克琳

水城縣能源局 貴州水城 553600

煤礦智能化開采，集物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，打造一體化智能平臺(tái)，將科學(xué)技術(shù)與煤礦開采充分結(jié)合，推動(dòng)煤礦智能化發(fā)展。煤礦智能化開采平臺(tái)的建設(shè)，通過自動(dòng)化安全生產(chǎn)，減少開采冗余環(huán)節(jié)，以環(huán)保節(jié)能手段充分開采煤礦資源，實(shí)現(xiàn)煤礦可持續(xù)發(fā)展。煤礦智能化開采落實(shí)，是全面貫徹落實(shí)環(huán)境保護(hù)政策的重要手段，創(chuàng)新煤礦開采過程，增加綠色環(huán)保技術(shù)，通過綜合管理平臺(tái)與采掘運(yùn)輸信息管理、導(dǎo)航監(jiān)控、智能化無人工作系統(tǒng)等的結(jié)合，確保煤礦開采中相互聯(lián)系，分層次展開煤礦開采工作[1]。

1 煤礦智能化定義

“智能化”是指控制對(duì)象具有精準(zhǔn)敏感的感知能力、準(zhǔn)確的判斷和決策能力及高效快捷的執(zhí)行能力，能夠根據(jù)自身感知到的信息進(jìn)行自主分析、判斷、決策與執(zhí)行，并具備自主學(xué)習(xí)及自主優(yōu)化能力。智能化應(yīng)具備以下3個(gè)特征：a)具備對(duì)外界信息的實(shí)時(shí)感知與實(shí)時(shí)采集能力；b)具備對(duì)感知采集的信息進(jìn)行分析、判斷、自主學(xué)習(xí)、自主決策的能力；c)具備基于自主判斷與決策可以自主執(zhí)行的能力。

煤礦智能化開采是在煤礦自動(dòng)化開采系統(tǒng)中加入自主學(xué)習(xí)及自主決策功能，使煤機(jī)裝備能夠?qū)崟r(shí)感知并采集井下環(huán)境變化及圍巖條件并自動(dòng)進(jìn)行控制參數(shù)調(diào)整，智能感知、智能決策和智能控制是煤礦智能化開采的三要素。煤礦智能化開采的特點(diǎn)是煤機(jī)裝備具有自主學(xué)習(xí)和決策的能力，具有自感知、自分析、自控制、自修正的功能，從而實(shí)現(xiàn)不同條件下的自適應(yīng)開采，只有具備自適應(yīng)開采能力的智能化綜采裝備才能根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境的實(shí)時(shí)改變，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能化開采，實(shí)現(xiàn)在相對(duì)有限條件下的無人化開采。其中，自感知是進(jìn)行條件信息的采集，自分析是對(duì)采集到的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，自控制是基于分析數(shù)據(jù)自主決策控制方案，自修正是在裝備運(yùn)行過程中不斷修改和改善控制參數(shù)，實(shí)時(shí)響應(yīng)環(huán)境變化。煤礦智能化即以自動(dòng)化為基礎(chǔ)，應(yīng)用現(xiàn)代智能理念完成礦山開采信息的精準(zhǔn)實(shí)時(shí)采集、網(wǎng)絡(luò)化傳輸、規(guī)范化集成、可視化呈現(xiàn)、自動(dòng)化操作和智能化服務(wù)的一種智能化系統(tǒng)[2]。

2 煤礦綜采工作面智能化開采技術(shù)

2.1 實(shí)時(shí)管控協(xié)議技術(shù)概述

基于達(dá)到遠(yuǎn)超遙控煤礦綜采工作面情況的目的,應(yīng)該盡可能減少傳輸視頻延時(shí)的現(xiàn)象,并根據(jù)支架和相關(guān)采煤機(jī)裝置的控制要求,使視頻端的延時(shí)能夠維系在40ms當(dāng)中,由此需要煤礦綜采工作面的攝像、傳輸、圖像的解碼以及儲(chǔ)存的能力更強(qiáng)。由于被較長(zhǎng)距離工作面所干擾,對(duì)采煤機(jī)裝置的周邊、刮板運(yùn)輸機(jī)鏈條、膠帶運(yùn)輸機(jī)的出煤口以及工作面支架等位置進(jìn)行采集,并以視頻的形式加以呈現(xiàn),并對(duì)攝像儀自身的容量因素予以考慮,科學(xué)利用基于以太網(wǎng)的數(shù)字化視頻控制系統(tǒng),達(dá)到雙絞線傳輸?shù)姆绞?無需布線,不過在數(shù)字視頻系統(tǒng)當(dāng)中的信號(hào)呈現(xiàn)到顯示器以前,應(yīng)該科學(xué)完成傳輸、編碼、解碼以及數(shù)字化等操控任務(wù),由此造成時(shí)間延遲超過了200ms,需要對(duì)采集、傳輸以及呈現(xiàn)等環(huán)節(jié)加以不斷改進(jìn)。

2.2 連續(xù)生產(chǎn)保障工藝的說明

以確保有關(guān)智能機(jī)械裝置可以在煤礦綜采面上實(shí)現(xiàn)持續(xù)地生產(chǎn)作為目的,應(yīng)該提高開采煤礦的安全性,一旦出現(xiàn)突發(fā)情況,應(yīng)該有效進(jìn)行應(yīng)對(duì)。所以,科學(xué)運(yùn)用輸送平衡控制技術(shù)、防撞技術(shù)十分關(guān)鍵。進(jìn)行智能化采煤技術(shù)應(yīng)用的過程當(dāng)中,應(yīng)該對(duì)割煤速度加以嚴(yán)格管控,確保安全性,提高整體的效率。通?？梢赃\(yùn)用攝像儀設(shè)備圖像采集辨識(shí)技術(shù),能夠完成采煤情況的監(jiān)測(cè)任務(wù)。對(duì)于此環(huán)節(jié)來說,應(yīng)該避免有關(guān)采煤裝置間產(chǎn)生碰撞的情況,規(guī)避造成降低人為操控安全的不良現(xiàn)象。此外,借助雷達(dá)技術(shù)和三維掃描技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的效果[3]。

2.3 在開采的過程當(dāng)中應(yīng)用智能探測(cè)技術(shù)

在煤礦開采過程當(dāng)中的智能探測(cè)技術(shù)主要分為3種。（1）煤巖分界技術(shù)。該技術(shù)是利用單天線和多普勒雷達(dá)的脈沖來進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送和接收，工作信號(hào)在接觸到煤巖層的過程當(dāng)中信號(hào)會(huì)減弱，而且會(huì)反射回發(fā)射區(qū)域。通過這一方式就能夠?qū)⒚簩雍蛶r層進(jìn)行區(qū)分。在判斷的過程當(dāng)中，通過反射波的波長(zhǎng)和頻率來判斷煤層和巖層的分界面，但是反射波的波長(zhǎng)和頻率會(huì)受到發(fā)射波的影響，也會(huì)受到煤層厚度的影響。（2）煤矸放落自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。煤矸放落自動(dòng)識(shí)別技術(shù)能夠?qū)γ簩拥V物質(zhì)的成分進(jìn)行分析，但是該技術(shù)在實(shí)際操作過程當(dāng)中一直存在著技術(shù)方面的難題。該技術(shù)實(shí)際上是利用飛秒脈沖產(chǎn)生的電場(chǎng)來對(duì)礦層的物質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和鑒定，在實(shí)際的應(yīng)用過程當(dāng)中，由于技術(shù)難度較大，因此很難進(jìn)行操作。（3）超前探測(cè)技術(shù)。該技術(shù)在使用過程當(dāng)中的精確度較高，能夠得到較為精確的結(jié)果，也不用事先對(duì)物質(zhì)的成分進(jìn)行分析，使用范圍也較廣，在多種條件下都能夠進(jìn)行使用[4]。

2.4 設(shè)備故障自動(dòng)化處理技術(shù)

在煤炭進(jìn)行自動(dòng)化智能開采的過程當(dāng)中，保障設(shè)備能夠連續(xù)自動(dòng)的進(jìn)行開采，設(shè)備能夠可靠的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)是自動(dòng)化智能開采的核心內(nèi)容。然而在實(shí)際的開采過程當(dāng)中難免會(huì)出現(xiàn)設(shè)備的故障，在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的原因，及時(shí)的進(jìn)行自動(dòng)化處理，保持設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行是自動(dòng)化開采過程當(dāng)中技術(shù)上的難題。在以往的自動(dòng)化智能開采過程當(dāng)中，一般是針對(duì)某一設(shè)備的某一故障問題進(jìn)行有針對(duì)性的研究，然后設(shè)計(jì)相關(guān)的技術(shù)來解決這一問題，但是對(duì)工作面可能出現(xiàn)的問題以及自動(dòng)化處理沒有進(jìn)行過深入的分析和研究。這種情況也嚴(yán)重影響了設(shè)備故障自動(dòng)化處理的發(fā)展，也限制了智能化煤礦開采的進(jìn)步。

3 結(jié)語

綜上所述，煤礦智能化開采技術(shù)創(chuàng)新，是煤炭行業(yè)技術(shù)升級(jí)、可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。煤礦開采中，以智能化技術(shù)為基礎(chǔ)，提高其信息化發(fā)展水平，節(jié)省更多人力資源，提高煤礦開采效率，為煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)I造更多發(fā)展優(yōu)勢(shì)。