煤礦智能化開采關(guān)鍵核心技術(shù)分析

（華亭煤業(yè)集團(tuán)新柏煤礦公司 甘肅 744000）

1.引言

目前中國在能源資源方面的供應(yīng)中，煤炭占據(jù)著重要的地位，不僅如此，在世界能源資源的結(jié)構(gòu)體系中，煤炭將會(huì)持續(xù)發(fā)揮著自身的主體地位。在經(jīng)濟(jì)全球化的大背景下，我國與世界各國展開了緊密的交流與合作，在信息時(shí)代與智能時(shí)代的雙重疊加下，我國煤炭要積極創(chuàng)新相關(guān)技術(shù)，在煤炭開采的過程中運(yùn)用智能化開采手段，不斷提升煤礦的開采效率，促進(jìn)煤礦行業(yè)持久而高速的發(fā)展。利用智能化開采，能夠提高煤礦的開采效率與質(zhì)量，確保我國的能源安全與穩(wěn)定，更有助于推進(jìn)綠色工業(yè)革命的進(jìn)程。由此可知，在煤炭開采的過程中運(yùn)用智能化開采手段具有重要意義。在煤炭開采過程中運(yùn)用智能化技術(shù)對(duì)煤礦進(jìn)行開采，要及時(shí)解決在開采過程中遇到的技術(shù)難題，不斷推進(jìn)我國煤炭在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)智能化、高效化、安全化、綠色化的現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)。

2.智能化煤礦的具體含義

所謂“智能化”就是指利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等高新技術(shù)，讓機(jī)器能夠代替人工去完成相應(yīng)的工作。在煤礦開采的過程中利用智能化技術(shù)進(jìn)行開采，就是利用先進(jìn)的儀器設(shè)備，讓這些先進(jìn)的儀器設(shè)備在工作的過程中擁有對(duì)環(huán)境的感知能力，對(duì)事物的判斷能力，對(duì)事物進(jìn)行處理的決策能力以及按照相應(yīng)的程序有較快的執(zhí)行任務(wù)的能力[1]。這些先進(jìn)的儀器設(shè)備能夠通過人類設(shè)定的高級(jí)程序，不斷在工作過程中收集相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，并自動(dòng)進(jìn)行保存與識(shí)別，不斷對(duì)收集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)，從而讓自身在工作方面完成的更加出色。這就相當(dāng)于人在工作中不斷積累工作經(jīng)驗(yàn)是一個(gè)道理。

煤礦智能化開采實(shí)際上就是在煤礦自動(dòng)化開采的工作系統(tǒng)中，加入了相應(yīng)的技術(shù)與程序，讓機(jī)器設(shè)備能夠?qū)ο到y(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)的識(shí)別與學(xué)習(xí)，通過對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行積累，準(zhǔn)確的對(duì)機(jī)器的操作進(jìn)行指揮，提升煤礦在開采過程中的工作效率。例如：利用煤機(jī)裝備去檢測煤礦井下的實(shí)際情況，通過智能化的識(shí)別與圖像視頻的傳輸，能夠讓人清晰的了解地下煤礦的情形，對(duì)圍巖條件的準(zhǔn)確把握，此外，該儀器設(shè)備能夠通過收集到的井下數(shù)據(jù)，對(duì)開采煤礦工作過程中一些相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)顯示，節(jié)約煤礦開采的成本，提高煤礦開采的效率。

要實(shí)現(xiàn)煤礦開采的智能化，最重要的就是在開采的過程中對(duì)智能化煤機(jī)裝備的使用，該裝備能夠有效的解放人類的體力勞動(dòng)與腦力勞動(dòng)，通過自主的收集信息、分析信息、學(xué)習(xí)知識(shí)、積累經(jīng)驗(yàn)，在面對(duì)不同煤礦開采的實(shí)際環(huán)境中都能夠有效的發(fā)揮自身的作用，真正實(shí)現(xiàn)在煤礦開采過程中的無人化運(yùn)作模式。智能化煤礦開采，實(shí)際上就是以自動(dòng)化系統(tǒng)為基本框架，在煤礦開采的工作中結(jié)合現(xiàn)代化智能開采理念，利用互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，對(duì)煤礦工作中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集與分析，自主進(jìn)行決策與行動(dòng)，根據(jù)不同的開采環(huán)境能夠有針對(duì)性的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)整，讓煤礦開采在實(shí)際操作過程實(shí)現(xiàn)智能無人化操作。

3.煤礦開采運(yùn)用智能化的優(yōu)勢

煤礦開采過程中出現(xiàn)安全事故是不可避免的，由于煤礦開采井底的環(huán)境十分復(fù)雜，即使在做了充分的安全保障措施后，仍不能防止安全事故的發(fā)生。安全事故帶來的最大危害就是造成施工人員的傷亡，這給社會(huì)帶來了非常不良的影響。將煤礦開采工作中減少人員的參與，利用智能化的設(shè)備代替人工，能夠從根本上極大的解決人員傷亡問題。此外，利用智能化煤礦開采技術(shù)，能夠有效提升煤礦開采的工作效率，在一些需要人為去進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算工作中，智能化設(shè)備能夠又準(zhǔn)又快的將計(jì)算結(jié)果呈現(xiàn)給技術(shù)人員，極大的簡化了工作人員的工作內(nèi)容，也提升了工作效率[2]。

4.煤礦智能化開采關(guān)鍵核心技術(shù)具體展現(xiàn)

運(yùn)用智能化煤礦開采已經(jīng)成為現(xiàn)代煤礦行業(yè)的發(fā)展共識(shí)，是煤礦轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要保障。這對(duì)于市場上有關(guān)于煤礦開采的相關(guān)儀器與設(shè)備在智能化、信息化方面的技術(shù)也在不斷推陳出新，在煤礦開采的過程中智能化核心技術(shù)也在日益發(fā)展成熟[3]。比如：對(duì)煤礦開采過程中井下實(shí)時(shí)監(jiān)控的技術(shù)、利用設(shè)備對(duì)煤炭開采進(jìn)行精準(zhǔn)探測的技術(shù)、對(duì)在煤礦開采過程中對(duì)設(shè)備進(jìn)行智能化控制的技術(shù)等等。由于目前我國對(duì)煤炭開采的過程要求越來越嚴(yán)，要保證環(huán)境不受污染，生產(chǎn)過程中要確保工人的生命財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)開采出來的煤炭要符合相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等等，加上目前存在煤礦的地方地下情況都較為復(fù)雜，這為煤礦的開采過程增加了不小的難度，因此，在我國煤礦開采的過程中，不斷提升與完善智能化開采關(guān)鍵核心技術(shù)顯得尤為重要。

(1)煤礦井下綜采裝備監(jiān)控核心技術(shù)

在煤礦開采的過程中，要對(duì)煤礦井下的綜采裝備進(jìn)行位置的確定與測量，以確保綜采裝備在工作中能夠完美的運(yùn)行智能化控制。由于煤礦開采井下的環(huán)境十分復(fù)雜，要對(duì)綜采裝備在煤礦井下進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，必須運(yùn)用高質(zhì)量的導(dǎo)航系統(tǒng)，綜采裝備在井下進(jìn)行工作運(yùn)作時(shí)，還可以通過紅外線高清攝像儀以及三維激光掃描儀對(duì)井下工作的實(shí)時(shí)狀態(tài)利用構(gòu)建模型以及視頻圖畫傳遞出來。但這些儀器的使用在實(shí)際的操作過程中仍會(huì)存在一定的弊端。例如：在綜采設(shè)備進(jìn)行工作時(shí)，井下的環(huán)境會(huì)涌現(xiàn)許多的粉塵，這些粉塵會(huì)嚴(yán)重形象儀器設(shè)備傳輸上來的畫面質(zhì)感，因此，在技術(shù)的更新上可以利用專門除塵的視覺傳感器，以保證畫質(zhì)的清晰度。

(2)圍巖裝備的耦合控制核心技術(shù)

要確保煤礦的安全開采，在開采過程中最重要的就是要采用液壓支架設(shè)備，同時(shí)要不斷提升完善圍巖裝備的耦合控制技術(shù)，液壓支架與圍巖的耦合狀態(tài)共同為煤礦在開采過程中的安全性保駕護(hù)航。目前在我國煤礦開采的工作中，液壓支架設(shè)備已經(jīng)普遍在實(shí)際運(yùn)用過程中實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但是在整體工作的推進(jìn)方面以及支架與圍巖支護(hù)的調(diào)借工作方面目前還是人工在進(jìn)行操作，這樣的操作方式嚴(yán)重影響煤礦的開采進(jìn)度，也阻礙著煤礦在開采過程中實(shí)現(xiàn)智能化。因此，在圍巖裝備的耦合控制核心技術(shù)方面要求提升圍巖裝備的自動(dòng)調(diào)節(jié)適應(yīng)機(jī)制，讓圍巖裝備與液壓支架能夠在智能化的控制手段下，不斷提升煤礦開采的效率[4]。

(3)綜采裝備在智能方面的關(guān)鍵核心控制技術(shù)

在煤礦開采的過程中，要實(shí)現(xiàn)綜采裝備智能化，必須提升綜采裝置中的控制裝備水平?？刂蒲b備是否能夠滿足無人化自動(dòng)操作直接決定著綜采裝備在運(yùn)用過程中的智能化展現(xiàn)，要在控制裝備方面不斷提升、完善智能化水平，才能讓綜采裝備在煤礦開采過程中實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的智能化。例如：在對(duì)液壓支架進(jìn)行推移的過程中，采用無人化智能推移技術(shù)，利用儀器設(shè)備自動(dòng)計(jì)算推移的位置與方向，實(shí)現(xiàn)液壓支架在工作過程中的精準(zhǔn)移動(dòng)，推進(jìn)綜采裝備不斷邁向?qū)崿F(xiàn)智能化控制的發(fā)展道路。

(4)煤礦開采中有效利用機(jī)器人作業(yè)

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，人類在對(duì)機(jī)器人進(jìn)行制造與設(shè)計(jì)方面已經(jīng)鮮有成效，研發(fā)的機(jī)器人目前已經(jīng)普遍出現(xiàn)在人類的生活當(dāng)中，比如：銀行的智能服務(wù)機(jī)器人、家政服務(wù)機(jī)器人、酒店服務(wù)機(jī)器人等，這些機(jī)器人能夠根據(jù)相關(guān)程序的設(shè)定，靈活的處理自己的工作內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)與人無障礙的交流。在煤礦開采的工作中，由于開采的條件非常艱苦、惡劣，且持續(xù)的時(shí)間較長，雖然目前在實(shí)際開采煤礦的過程中人類運(yùn)用了很多先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，極大的減輕了人類的體力勞動(dòng)，但是在這些機(jī)械設(shè)備進(jìn)行運(yùn)作的過程中，還是需要人為的去進(jìn)行操控，并沒有真正的實(shí)現(xiàn)解放人類勞動(dòng)的目標(biāo)。因此，在煤礦開采過程中，要實(shí)現(xiàn)智能化開采模式，就要在工作中加強(qiáng)對(duì)機(jī)器人的利用，降低煤礦開采工作中對(duì)人產(chǎn)生的危險(xiǎn)性，促進(jìn)煤礦開采工程的高效性。比如：在煤礦井下進(jìn)行煤礦開采的時(shí)候，有些設(shè)備在井下不知道出現(xiàn)什么問題就不工作了，此時(shí)可以利用設(shè)備巡檢機(jī)器人，將它放入井下，及時(shí)對(duì)工作設(shè)備進(jìn)行檢查，反映設(shè)備出現(xiàn)的問題以及井下開采的具體情況。

在利用機(jī)器人進(jìn)行煤礦開采的過程中，要注意以下幾方面的事項(xiàng)：①機(jī)器人要有極強(qiáng)的感知能力以及清晰的全景式監(jiān)控設(shè)備，這樣才能夠確保機(jī)器人在行進(jìn)時(shí)能夠平穩(wěn)運(yùn)行并且及時(shí)躲避阻礙，到達(dá)指定目的地。②機(jī)器人要有堅(jiān)硬的外殼，在遇到煤礦塌陷等意外時(shí)，能夠很好的保護(hù)自己，不至于毀壞。③機(jī)器人的電池要具備大容量、重量輕且防爆炸的功能，能夠滿足機(jī)器人長時(shí)間作業(yè)、易懂便捷以及不易對(duì)人產(chǎn)生危險(xiǎn)。④要研發(fā)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行無線充電的裝置，方便在煤礦開采過程中對(duì)機(jī)器人進(jìn)行便捷運(yùn)用。

5.總結(jié)

在煤礦開采過程中采用智能化開采技術(shù)，能夠促進(jìn)我國煤炭產(chǎn)業(yè)快速轉(zhuǎn)型升級(jí)，推進(jìn)我國煤炭開采過程中關(guān)鍵核心技術(shù)的不斷完善與優(yōu)化，在互聯(lián)網(wǎng)、信息化的時(shí)代大背景下，煤礦開采過程中利用智能化開采技術(shù)，緊跟時(shí)代的潮流，提升自身在新時(shí)期市場上的競爭力。要徹底實(shí)現(xiàn)煤炭開采過程的智能化，就要不斷攻克煤炭開采過程中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，不斷采用、研發(fā)最新的智能化設(shè)備與技術(shù)，減少在煤礦開采過程中的人力成本，從根本上保證煤礦開采的安全性，讓煤炭產(chǎn)業(yè)能夠更加快速的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展理念。