數(shù)字化技術(shù)在煤礦開采和管理中的應(yīng)用研究

＊魏曉瑞

（山西焦煤機(jī)械電氣有限公司 山西 030045）

1.緒論

(1)數(shù)字化技術(shù)在煤礦開采和管理中應(yīng)用的意義

數(shù)字化技術(shù)在煤礦開采和管理中應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。數(shù)字技術(shù)可以構(gòu)建一個更加直接高效的網(wǎng)絡(luò)，打破過去企業(yè)和企業(yè)之間、個人和個人之間、人和物之間的平面連接。當(dāng)今，隨著數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展和革新，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)逐步融入到煤礦開采和管理當(dāng)中。數(shù)字化技術(shù)的有效應(yīng)用，可以使得生產(chǎn)和管理一體化，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，綜合提升管理效率和效能，從而極大程度的提高生產(chǎn)效率和安全性。數(shù)字化設(shè)計的發(fā)展歷程相當(dāng)于現(xiàn)代信息技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用由點發(fā)展為線，再由線發(fā)展為面的過程。而且，數(shù)字化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，企業(yè)也能夠進(jìn)一步優(yōu)化管理，擴(kuò)大企業(yè)規(guī)模，從而使企業(yè)獲得全面、快速的發(fā)展。在高新技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，社會各個行業(yè)的發(fā)展都相對較快，人們對于煤礦資源的需求也是越來越大。在煤礦行業(yè)的發(fā)展過程中，數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)為煤礦開采和管理工作的順利開展提供了強(qiáng)有力的保障。當(dāng)前，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)逐步走進(jìn)煤礦行業(yè)并得到了廣泛引用，從某種程度上來說，提升了煤礦開采和管理工作的效率，減少了煤礦安全事故的發(fā)生概率，對于整體運作效率的提升有明顯幫助，使得煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有了強(qiáng)有力的保障。

(2)研究方法

本文圍繞“數(shù)字化技術(shù)在煤礦開采和管理工作”進(jìn)行研究。在研究過程中，主要采用以下兩種研究方法：

①文獻(xiàn)研究法

文獻(xiàn)研究法指的是通過調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)論文和資料，對所有資料進(jìn)行整理、分類、匯總和分析，通過詳細(xì)的研究明確被調(diào)研內(nèi)容的詳細(xì)信息。一直以來，文獻(xiàn)工作都是學(xué)術(shù)研究中非?；A(chǔ)、非常重要的研究方法，本文采用這種基礎(chǔ)的研究方法，希望可以明確調(diào)研內(nèi)容的實際情況，并為后續(xù)研究奠定堅實的基礎(chǔ)。

②理論分析法

該方法是從學(xué)術(shù)理論的角度，對數(shù)字化技術(shù)及煤礦開采管理工作進(jìn)行分析和匯總，明確煤礦開采領(lǐng)域數(shù)字化技術(shù)搭建中的關(guān)鍵技術(shù)，分析數(shù)字化技術(shù)在煤礦開采和管理中的應(yīng)用和前景。

2.煤礦開采領(lǐng)域數(shù)字化技術(shù)搭建中的關(guān)鍵技術(shù)

(1)三維數(shù)據(jù)模型庫技術(shù)的搭建

數(shù)字化技術(shù)在煤礦開采和管理中的應(yīng)用中，煤礦企業(yè)應(yīng)重點做好三維數(shù)據(jù)模型庫技術(shù)的搭建。三維數(shù)據(jù)模型庫的搭建，主要目標(biāo)是實現(xiàn)生產(chǎn)、安全、經(jīng)營以及決策的快速銜接和綜合管理，有效提升各部門之間的合作效率。三維數(shù)據(jù)模型庫的搭建中，可以實現(xiàn)對煤礦開采過程中安全問題進(jìn)行有效的模擬、分析以及預(yù)測等，從而消除煤礦開采過程中可能存在的各類風(fēng)險和隱患，提高生產(chǎn)的安全性。

數(shù)字化煤礦系統(tǒng)的設(shè)計可以極大程度的提高整個生產(chǎn)流程的智能化。從圖1中，我們可以看到，數(shù)字化技術(shù)主要借助網(wǎng)絡(luò)媒介，實現(xiàn)煤礦開采的監(jiān)控，各部門信息的快速溝通和鏈接以及通過模擬實現(xiàn)對于各項風(fēng)險的預(yù)測等。數(shù)字化技術(shù)的加入，值得監(jiān)控中心、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)以及智能終端形成有機(jī)整體，整個開采和管理工作緊密相連。總之，數(shù)字化技術(shù)在實際應(yīng)用過程中，具有多方面的管理優(yōu)勢。

圖1 數(shù)字化煤礦系統(tǒng)的框架圖

(2)企業(yè)高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的打造

數(shù)字化技術(shù)在煤礦開采和管理中的應(yīng)用，煤礦企業(yè)還應(yīng)重點做好高速企業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的打造。高速企業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是數(shù)字化煤礦建設(shè)過程中的一個重要關(guān)鍵技術(shù)。煤礦開采的各項業(yè)務(wù)操作，都需要以高速企業(yè)網(wǎng)作為其支撐。在數(shù)字化系統(tǒng)搭建過程中，企業(yè)要充分做好視頻、數(shù)據(jù)以及語音等內(nèi)容的開發(fā)、管理和優(yōu)化，切實提高網(wǎng)絡(luò)的暢通性，提高企業(yè)整個運營和管理的效率。煤礦企業(yè)要打造屬于企業(yè)內(nèi)部獨立的網(wǎng)絡(luò)平臺，提高企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和內(nèi)容的傳輸速率，提高企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，從而為進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析、應(yīng)用和共享打下堅實的基礎(chǔ)。

(3)生產(chǎn)信息篩選技術(shù)的拓展

我國大型煤礦開采企業(yè)在實際的生產(chǎn)過程中，會涉及到大量的煤礦信息的記錄、整理以及篩選。因此，企業(yè)要充分有效的做好數(shù)字化技術(shù)管理，必須要提高各類信息數(shù)據(jù)的篩選能力，能夠從煤礦數(shù)據(jù)庫中，快速、準(zhǔn)確的提取各種有價值的相關(guān)信息。同時，企業(yè)還要能夠高效的實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分類、整合，并能夠根據(jù)隱含的規(guī)律生產(chǎn)最佳工作狀態(tài)曲線。我國煤礦開采企業(yè)可以在企業(yè)內(nèi)部設(shè)置一些特有的信息技術(shù)處理軟件以及一些信息計算和處理的App軟件等，也可以請一些專家來優(yōu)化企業(yè)內(nèi)部信息化管理系統(tǒng)，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的運算和數(shù)據(jù)的處理能力，從而提高企業(yè)應(yīng)用數(shù)字化管理的能力。在我國煤礦開采企業(yè)未來發(fā)展過程中，企業(yè)要進(jìn)一步強(qiáng)化信息化、數(shù)字化的構(gòu)建和應(yīng)用，從而更好的實現(xiàn)各個部門協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)企業(yè)高效的管理和運營。

3.數(shù)字化技術(shù)在煤礦開采和管理中的應(yīng)用

(1)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于指標(biāo)分析

煤礦開采中涉及到很多重要的指標(biāo)計算。一般有兩類重要指標(biāo)，即成分指標(biāo)和特性指標(biāo)。煤礦開采企業(yè)可以利用數(shù)字化技術(shù)，通過建模，實現(xiàn)對指標(biāo)的測算和對比，根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)指標(biāo)的測定和計算。通過這些系統(tǒng)化的指標(biāo)分析，可以對煤礦開采的全流程進(jìn)行精準(zhǔn)評析和預(yù)測。企業(yè)可以根據(jù)自身實際情況，提前設(shè)定一些重要的程序，當(dāng)輸入原始數(shù)據(jù)后，就能模擬出相應(yīng)的指標(biāo)曲線，并評判出煤樣的綜合測定結(jié)果。這樣企業(yè)可以快速的衡量和對比指標(biāo)數(shù)據(jù)，找到偏差的地方，從而有效的進(jìn)行后續(xù)工作重點的調(diào)整和安排。數(shù)字化技術(shù)在指標(biāo)分析領(lǐng)域使用的頻率相對較高，一些煤礦通過指標(biāo)分析可以提前識別開采過程中的問題，做到提前預(yù)防，將風(fēng)險控制在可處理范圍內(nèi)。

(2)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于開采全過程管理

煤礦開采過程中涉及多項任務(wù)和環(huán)節(jié)。各項任務(wù)和環(huán)節(jié)的有效銜接是至關(guān)重要的。煤礦開采企業(yè)可以利用智能化數(shù)字技術(shù)，通過集控室電腦屏幕對整個生產(chǎn)流程進(jìn)行檢測，以此來指揮和協(xié)調(diào)各項工序。同時，數(shù)字化集中控制管理還可以有效監(jiān)管和審核各流程的進(jìn)度和實施情況，能夠及時對不合理的工序進(jìn)行管控和優(yōu)化。數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于開采全過程管理，可以實現(xiàn)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的一體化，可以實現(xiàn)生產(chǎn)流程的高效管理，為企業(yè)未來升級轉(zhuǎn)型提供了強(qiáng)大的支持。

另外，煤礦生產(chǎn)過程中的信息調(diào)度也是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，數(shù)字化技術(shù)在綜合信息調(diào)度過程中發(fā)揮著不可或缺的重要價值。綜合來看，借助計算機(jī)基礎(chǔ)控制系統(tǒng)可以有效采集煤礦開采過程中的各種數(shù)據(jù)和運行信息，借助計算機(jī)技術(shù)對這些數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行匯總和分析，并以此為基礎(chǔ)監(jiān)控、調(diào)度煤礦開采的全過程，能夠?qū)崿F(xiàn)整個過程的全局把控和綜合性優(yōu)化，實現(xiàn)全部資源的合理調(diào)度和分配。與此同時，數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)還可以及時反饋煤礦開采流程中工作人員的技術(shù)水平和規(guī)章制度遵守情況，高效分析煤炭的質(zhì)量和數(shù)量，最終匯總得到相應(yīng)的績效數(shù)據(jù)，對開采設(shè)備的運行狀況進(jìn)行有效維護(hù)。

(3)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)控管理

在煤礦開采過程中，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能夠有效開展生產(chǎn)過程中的全面管理和及時預(yù)警工作。數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于開采過程監(jiān)控管理，可以提高生產(chǎn)流程中的安全性，減少人身傷亡事故的發(fā)生。企業(yè)可以利用信息化技術(shù)，對周圍環(huán)境指標(biāo)，對施工中存在的風(fēng)險源進(jìn)行快速識別和診斷。通過建設(shè)相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)和預(yù)警系統(tǒng)，可以對煤礦開采的全過程進(jìn)行監(jiān)控，提升調(diào)度效率。當(dāng)周圍環(huán)境指標(biāo)不適合開采作業(yè)或者存在風(fēng)險時，檢測系統(tǒng)要能夠發(fā)出風(fēng)險預(yù)警和警報，從而保證企業(yè)安全生產(chǎn)。同時，煤礦開采企業(yè)還可以在人工作業(yè)區(qū)域或者事故易發(fā)的區(qū)域設(shè)置一些監(jiān)控裝置，當(dāng)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)施工人員存在違章作業(yè)時，可以及時進(jìn)行制止和糾正，從而避免事故的發(fā)生。此外，數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)還可以用于礦山開采設(shè)備的運行狀態(tài)監(jiān)控，當(dāng)設(shè)備在運行過程當(dāng)中出現(xiàn)故障或者是運行系統(tǒng)出現(xiàn)安全威脅時候，能夠及時的把故障信息反饋給集中控制系統(tǒng)，以此來避免重大設(shè)備事故的發(fā)生。

當(dāng)前，很多中大型煤礦已經(jīng)將電子信息技術(shù)應(yīng)用于煤礦開采作業(yè)中。比如，布設(shè)短信報警系統(tǒng)來實時檢測煤礦內(nèi)的瓦斯抽放情況，完成指揮調(diào)度等工作。短信報警系統(tǒng)分布在井上中心站、井下開采區(qū)域等諸多場所，可以有效提升報警效率，保障事故預(yù)警準(zhǔn)確性。除此之外，一些煤礦中還采用現(xiàn)代化單片機(jī)技術(shù)，基于現(xiàn)有的接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和檢測，明確煤礦的實時狀態(tài)，當(dāng)開采系統(tǒng)出現(xiàn)掉電、信號中斷等問題時，可以及時、準(zhǔn)確地傳遞信息，完成監(jiān)控工作，這對于工作人員的降低工作強(qiáng)度和系統(tǒng)監(jiān)控效率的提升有明顯幫助，能夠很大程度上節(jié)省人力物力。

(4)數(shù)字化技術(shù)在煤炭開采自動化領(lǐng)域的應(yīng)用

在現(xiàn)代化社會的發(fā)展過程中，煤炭開采工作受到先進(jìn)技術(shù)的影響，逐漸趨于自動化和智能化。隨著生產(chǎn)系統(tǒng)的不斷革新和優(yōu)化，越來越多的高新技術(shù)、全新材料、操作工藝、生產(chǎn)設(shè)備等涌現(xiàn)出來，煤炭開采工作也發(fā)生著翻天覆地的變化。同時，再加上傳統(tǒng)技術(shù)的運作效率相對較低、傳統(tǒng)設(shè)備能耗較高，這就使得行業(yè)內(nèi)對于數(shù)字化、自動化的煤礦開采技術(shù)的訴求越來越高。在此背景下，智能型采礦機(jī)器、智能型配電設(shè)備、自動化的運輸和檢測系統(tǒng)開始被各大煤礦企業(yè)積極引入。數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)，讓煤礦開采工作的自動化成為可能，高效、綠色、環(huán)保的開采模式逐漸成熟起來。

4.數(shù)字化技術(shù)在煤礦開采和管理中的應(yīng)用前景

數(shù)字化技術(shù)在煤礦開采和管理中具有廣闊的應(yīng)用前景。數(shù)字化技術(shù)在未來煤礦開采領(lǐng)域步入智能化、高端化，扮演著重要角色。煤礦企業(yè)在數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用中，未來要重點在以下幾個方面進(jìn)行創(chuàng)新和探索。

(1)增強(qiáng)數(shù)字化技術(shù)在處理數(shù)據(jù)方面的精準(zhǔn)性

通過優(yōu)化數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用程序，減少并修復(fù)程序和系統(tǒng)的漏洞，來提高數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用中，在數(shù)據(jù)處理方面的準(zhǔn)確度。以此來得到更加精確的煤樣數(shù)據(jù)，提高煤礦開采產(chǎn)品的質(zhì)量水平。

(2)增強(qiáng)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用范圍

在煤礦開采全過程中，涉及到多項工序，需要各項工序的快速處理和有效銜接。因此，數(shù)字化技術(shù)在盡可能多的部門和工序中投入使用，以此來提高數(shù)字化技術(shù)的使用范圍和使用率，從而極大程度的提高整體的生產(chǎn)效率。煤礦企業(yè)要針對各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的特性，搭建不同的數(shù)字化軟件系統(tǒng)，以此來提升各環(huán)節(jié)智能化生產(chǎn)效率。

(3)煤礦開采企業(yè)未來還要進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)字技術(shù)處理數(shù)據(jù)的速度

數(shù)據(jù)的處理速度和傳輸速度直接關(guān)系著企業(yè)的整體生產(chǎn)效率。數(shù)據(jù)的處理速度和系統(tǒng)的完善性以及各軟件的功能密不可分。因此，煤礦開采企業(yè)要不斷優(yōu)化數(shù)字化系統(tǒng)的各項功能，及時更新各應(yīng)用軟件，同時不斷學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用方法，從而切實提高本企業(yè)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能力。

總體來說，數(shù)字化技術(shù)在煤礦開采領(lǐng)域中扮演著重要角色。煤礦開采企業(yè)也要不斷創(chuàng)新理念，結(jié)合企業(yè)自身實際情況來搭建高效的數(shù)字化信息處理系統(tǒng)，從而提升企業(yè)自身的綜合實力。

5.總結(jié)

綜上所述，數(shù)字化技術(shù)在煤礦開采和管理中具有廣泛的應(yīng)用前景。數(shù)字化技術(shù)涵蓋多項高尖端的板塊和智能化的環(huán)節(jié)。煤礦開采企業(yè)在未來發(fā)展過程中，還要根據(jù)企業(yè)自身的實際情況，不斷研發(fā)新型的數(shù)字化管理方法，提高數(shù)字化應(yīng)用技能，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和安全性。