煤礦智能化開采技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

張立新,魏 強(qiáng)(伊金霍洛旗昊達(dá)煤炭有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯017205)

1 前言

煤礦智能化開采現(xiàn)狀及發(fā)展,從當(dāng)前開采工藝以及整個(gè)開采過程分析,我國的煤礦開采技術(shù)正向著智能化方向持續(xù)、穩(wěn)步的發(fā)展。開采過程中可將機(jī)械設(shè)備與智能化信息計(jì)算技術(shù),以及傳統(tǒng)的開采工藝相結(jié)合,在確保生產(chǎn)安全的前提下,逐步降低生產(chǎn)成本,更好的改善開采環(huán)境,實(shí)現(xiàn)提高開采效率的目的。伴隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,相信在采礦中必然會(huì)有更大的改進(jìn),最終建立工業(yè)發(fā)展與自然環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)的生態(tài)保護(hù)機(jī)制。在未來,我國的采礦業(yè)會(huì)向著高端智能、自動(dòng)化程度高的方向發(fā)展。

2 智能化技術(shù)在煤礦發(fā)展中的應(yīng)用價(jià)值

智能化技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)50 年代,我國的智能化技術(shù)發(fā)展起步較晚,和國外發(fā)達(dá)國家相比,還有較大的發(fā)展空間。通過實(shí)際資料分析發(fā)現(xiàn)智能化技術(shù)主要是通過計(jì)算機(jī)對(duì)人類大腦的一些工作進(jìn)行模仿,自主化的對(duì)信息進(jìn)行判斷和篩分,自行作出決定。如何在煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中縮短與國外發(fā)達(dá)國家的差距是當(dāng)前工作人員需要重點(diǎn)考慮的問題,通過相關(guān)資料分析發(fā)現(xiàn),智能技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都取得了關(guān)鍵性的應(yīng)用,比如說生物科技領(lǐng)域、電子信息領(lǐng)域和電子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,智能技術(shù)的快速發(fā)展也表明我國的技術(shù)水平逐步提升。然而,如何進(jìn)一步的對(duì)智能技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用,逐步成為人們重點(diǎn)關(guān)注的問題。智能化的發(fā)展在現(xiàn)階段依然有一定的局限性,科學(xué)人員需要重視加強(qiáng)創(chuàng)新研究理論分析,為我國的科研發(fā)展提供助力。

煤礦是當(dāng)前世界上較為常用的一種主要能源物質(zhì),在開采過程中,各種問題的產(chǎn)生導(dǎo)致煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到了一定的阻礙和影響,我國經(jīng)濟(jì)逐步發(fā)展也帶動(dòng)了科技水平的發(fā)展。智能化技術(shù)的出現(xiàn)轉(zhuǎn)變了人們的生活,也為煤礦資源的開采提供了新方向。合理的對(duì)智能化開采技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用,可以讓煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)度提升,是當(dāng)前我國煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

3 現(xiàn)代智能化開采技術(shù)

為了讓現(xiàn)代化煤礦的智能開采水平提升,對(duì)高效智能開采技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用是非常關(guān)鍵的。我國當(dāng)前的現(xiàn)代智能化開采技術(shù)有以下2 種。

3.1 視頻監(jiān)控技術(shù)

我國煤礦井下開采具有一定的危險(xiǎn)性,從井下監(jiān)控技術(shù)的角度出發(fā)需要重視加強(qiáng)安全保障,提高資源回收率。在進(jìn)行煤礦視頻監(jiān)視技術(shù)應(yīng)用過程中,需要與指揮中心相連接獲得高清的圖像效果,確保操作人員通過顯示屏就可以對(duì)礦井的實(shí)際情況進(jìn)行了解,在提升安全的條件下進(jìn)一步分析生產(chǎn)問題,在視頻操作技術(shù)應(yīng)用過程中可以對(duì)井下作業(yè)人員進(jìn)行引導(dǎo),利用傳感器智能化地跟蹤設(shè)備的位置,通過攝像頭采集畫面,了解當(dāng)前運(yùn)行的情況,有針對(duì)性的進(jìn)行特異性的開采,以提升開采的安全性和質(zhì)量。圖1所示為礦用智能化視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

圖1 礦用智能化視頻監(jiān)控系統(tǒng)

3.2 智能記憶截取技術(shù)

智能記憶截取技術(shù)是有機(jī)的將人工操作和學(xué)習(xí)系統(tǒng)結(jié)合,通過采煤機(jī)示范刀來進(jìn)行自動(dòng)化割煤,并且循環(huán)應(yīng)用。在采煤機(jī)控制過程中,通過位移或者采高編碼器完成自動(dòng)定位工作,以便讓采煤機(jī)的位置精確性提升。另外還需要重視以位置傳感器相結(jié)合進(jìn)行自動(dòng)定位,進(jìn)一步提升開采效率[1]。

3.3 人工遠(yuǎn)程干涉技術(shù)

在人工開采時(shí)通過人工遠(yuǎn)程干涉技術(shù)來完成開采,可以讓智能設(shè)備的適應(yīng)性提升,并且讓井下作業(yè)的安全性提高,通過自動(dòng)化技術(shù)有機(jī)地將開采與通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,借助智能軟件來監(jiān)控和測試數(shù)據(jù),在高效統(tǒng)一的采礦控制系統(tǒng)中完成控制工作,保證井下通信和控制的安全性,確保支架和泵站的合理控制,對(duì)各自系統(tǒng)進(jìn)行整合,以完成機(jī)械設(shè)備的高效運(yùn)作,保證采礦工作的高效性、安全性和穩(wěn)定性。圖2所示為人工遠(yuǎn)程干涉開采工作面。

圖2 人工遠(yuǎn)程干涉開采工作面

4 智能開采的現(xiàn)狀及主要問題

當(dāng)前我國雖然進(jìn)行了智能化開采,并且著重進(jìn)行智能化和無人化發(fā)展,但是依然有一些問題需要突破。

首先是開采設(shè)備、工作條件不穩(wěn)定。盡管使用了智能化開采技術(shù),但是很多情況下無法保證數(shù)據(jù)信息的高速傳輸,沒有協(xié)調(diào)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),因此無法將綜合化技術(shù)監(jiān)控真正實(shí)現(xiàn),無法保證各子系統(tǒng)之間的有效信息共享。與此同時(shí)設(shè)備的可靠性不高,無法通過傳感系統(tǒng)和攝像系統(tǒng)完成穩(wěn)定高效的設(shè)備運(yùn)行。在惡劣的條件下硬件元件也會(huì)受到一定的影響。智能化開采技術(shù)在工作時(shí)存在工作面上竄下滑的問題,而且地質(zhì)、工作環(huán)境的轉(zhuǎn)變也導(dǎo)致刮板機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)和作業(yè)時(shí)無法適應(yīng)各種不同的變化,導(dǎo)致作業(yè)安全性不足,對(duì)煤礦的安全開采產(chǎn)生影響。另外有些時(shí)候由于各種因素的影響,無法自動(dòng)進(jìn)行定位檢測,造成隱患的出現(xiàn)。

其次,智能調(diào)高技術(shù)需要進(jìn)一步深入。在我國煤礦資源非常豐富,需要通過穩(wěn)定可靠的軟件系統(tǒng)來完成無人化的開采,這并不只是簡單的對(duì)先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行疊加,需要重視加強(qiáng)軟件響應(yīng)能力的提升,適應(yīng)環(huán)境的需要。通過不同的性能測試機(jī)來保證生產(chǎn)的協(xié)調(diào)性,進(jìn)一步完成煤層開采,然而在此過程中,需要逐步對(duì)智能化識(shí)別和開采技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。例如,在煤層開采時(shí),需要注意對(duì)智能調(diào)高技術(shù)進(jìn)行研發(fā)應(yīng)用,依照每一層的變化情況合理的進(jìn)行采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)高度調(diào)整,防止切割到其他巖層,然而該技術(shù)在運(yùn)用過程中還有一定的局限性,無法精準(zhǔn)定位[2]。

最后,智能開采技術(shù)的適應(yīng)性不強(qiáng)。對(duì)于某些無煤柱開采的煤礦,當(dāng)前的智能開采技術(shù)還有一定的弊端,無法保證系統(tǒng)在各種環(huán)境當(dāng)中都能有效使用,而且部分智能開采系統(tǒng)的智能化水平不高,應(yīng)用時(shí)具有一定的局限性,沒有與人工智能等現(xiàn)代化技術(shù)融合,需要大量人員進(jìn)行控制,這些都是后期需要處理的問題。

5 智能化開采技術(shù)展望

第一需要加強(qiáng)智能裝備技術(shù)。為了讓井下煤礦識(shí)別技術(shù)和高速無線通信技術(shù)得到有效推進(jìn),加強(qiáng)找直技術(shù)的研發(fā),逐步加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和設(shè)備的整體安全性,具有非常重要的作用,需要保證整體設(shè)備的實(shí)用化。

第二重視智能導(dǎo)航技術(shù)。為了能夠讓導(dǎo)航技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用,在實(shí)踐中需要注意加強(qiáng)采掘設(shè)備的實(shí)時(shí)定位,對(duì)工作面的地質(zhì)勘測和空間定位問題進(jìn)行完善,讓智能化水平提升,以便做到安全監(jiān)控和高精度開采。

第三需要合理使用智能機(jī)器人。利用遙控智能機(jī)器人完成工作面的維護(hù)和管理,具有較好的效果,需要注意加強(qiáng)先進(jìn)傳感器的匹配,并且完成改裝,以提升礦井智能化工作面的自主開采效果。需要對(duì)智能化掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行有效的應(yīng)用,讓掘進(jìn)設(shè)備的智能化和整體性提高,對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行有效的控制,保證無人化開采的實(shí)現(xiàn)。

第四,加強(qiáng)“三無”開采技術(shù)的應(yīng)用?！叭裏o”開采是指無煤柱、無巷道、無人的煤礦開采技術(shù),需要注意加強(qiáng)智能化無人開采技術(shù)的分析,逐步加強(qiáng)創(chuàng)新,保證掘進(jìn)設(shè)備智能化和整體化控制,提高協(xié)調(diào)性[3-4]。

6 結(jié)論

智能化技術(shù)的逐步發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的有效應(yīng)用,煤礦開采技術(shù)得到了有效的提升,也開始向精細(xì)化的方向發(fā)展。然而在實(shí)際進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展過程中,往往不可避免會(huì)出現(xiàn)一定的問題,需要注意加強(qiáng)細(xì)節(jié)的控制,綜合化對(duì)煤礦智能化開采的現(xiàn)狀進(jìn)行分析,并且采取針對(duì)性的措施對(duì)現(xiàn)有的問題進(jìn)行處理,提升煤礦智能化發(fā)展的水平。