煤矿智能化开采技术研究现状及展望

王宗成

摘  要：煤矿是我国最主要的矿产资源，而煤矿开采若是能够实现智能化，那么对其发展来说是大有裨益的，甚至直接影响了国民经济的发展以及社会智能化的发展。而经过多年实践，我国煤矿开采方面已经在原本的机械化条件下逐渐迈向智能化道路，也取得了明显的成效，在2019年年底，已经成功建立200余个智能化采煤工作面，已经做到了少人化的煤矿智能化开采。不过当下的煤矿智能化开采技术却仍然未能达到预期的水平，从全局的角度出发，甚至煤矿开采技术只能算作智能化发展的起始环节，若想实现真正的智能化开采，仍然需要不懈的努力。文章主要针对煤矿智能化开采技术的研究现状进行分析，并对其发展进行展望。

关键词：煤矿开采;智能化开采;研究现状

中图分类号：TD823.97     文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）20-0151-02

Abstract： Coal mines are the most important mineral resources in China. If coal mining can be intelligent， it will be of great benefit to its development， and even directly affect the development of the national economy and the development of social intelligence. After many years of practice， China 's coal mining has gradually moved towards the intelligent road under the original mechanized conditions， and has also achieved obvious results. At the end of 2019， more than 200 intelligent coal mining faces have been successfully established， thus achieving the aim of the intelligent mining of coal mines with fewer people. However， the current coal mining technology has not yet reached the expected level. From a global perspective， even coal mining technology can only be regarded as the initial link of intelligent development. If you want to achieve true intelligent mining， you still need to Unremitting efforts. This paper mainly analyzes the research status of coal mine intelligent mining technology and prospects its development.

Keywords： coal mining; intelligent mining; research status

引言

煤礦产业的快速发展引进了越来越多的现代化技术，而本身的开采技术也在不断开发与完善，但整体发展仍然需要顺应时代发展的趋向与要求，煤矿开采已经实现了基本的机械化，而信息化智能化则是当下时代发展的主流，各个行业都在不断提高自身的智能化和信息化水平，从而加强生产效率。在“十三五”期间，我国的煤矿行业也成功攻克了智能化开采技术难关，研发出综采成套智能控制系统，实现了无人现场操作的智能化开采作业。但受到工作面的影响，一些地质条件和开采条件较差的环境则无法充分适应，因此也需要进一步改善，提高智能化开采技术手段的适应性。

1 煤矿智能化开采技术的研究现状

虽说智能化这一概念在煤矿领域研究中广泛提及，已经成为煤矿行业今后发展的主要方向，但对于煤矿智能化的认知都存在一定偏差。实际上，煤矿智能化的实现需要两个条件：“建一个网，制一张图”，其中“建一个网”便是需要在开采工作面中建立万兆网络，万兆网络便是即将普及的5G无线网;“制一张图”便是实现数字化图纸，将井下采掘、运输、通排等系统全部汇入其中，智能化煤矿系统结构体系如图1所示[1]。

1.1 智能开采关键技术

煤矿开采方法由原本的人力采掘和炮采，到如今的综采，已经逐渐迈向智能化的道路，而近些年从煤矿智能化开采技术的研究和实践能够得知，智能化开采技术主要以全智能开采和半智能开采两种发展形势，如图2所示。

（1）全智能开采技术

因为多数煤矿开采工作面环境条件较为苛刻，同时会存在多种变动因素，所以全智能化的煤矿开采系统需要具备足够的自动感知性能以及智能决策性能等：

其一，水平、直线控制技术。这一技术结合地质勘探来获得煤层的结构信息，并根据结构信息来建立一个三维的工作面模型;根据导航系统来做到采煤设备的实时位置确定。水平控制技术是采煤机在采掘推进时引导采煤机与刮板输送机俯仰控制的管控手段。直线控制技术便是在采煤机倾斜向循环运作时能够确保刮板输送机等设备能够进行移架和推溜等操作，避免液压支架位序混乱及刮板输送机损坏问题。

其二，高度控制技术。在采煤机沿着工作面倾斜向循环割煤过程中，需要控制好滚筒的高度，避免割到顶底板或岩层，确保采掘工作的稳定推进。这一技术的重点便是煤岩界面的鉴别。

（2）半智能开采

煤矿全智能开采对于技术水平有着较为严格的要求，同时多数技术节点仍然不够完善，所以当下的煤矿智能化开采主要的研究目标便是“工作面自动化+远程控制”，而这一技术的重点是工作面的远程再现以及设备的远程控制。

其一，工作面远程再现技术。需要利用远程再现技术对开采环境以及开采过程、支护结构、运输等状态与进度进行掌握，才能够在出现问题时及时控制设备进行远程干预。

其二，设备远程控制技术。工作面的采掘、支护、运输系统都会处于不断运作的状态，而运作过程也是变化的过程，因此需要保证各个系统间的协调性，并对设备进行远程控制，其重点有三点，第一，针对采煤机和刮板运输机等设备进行升级与优化;第二，需要连接高速且稳定的网络传输系统;第三，需要结合人机工程学等学科领域来构建更加完善的人机交互界面。

1.2 煤矿智能化开采技术的应用

当前，我国煤矿企业对于智能化开采技术的应用已经初具规模，在工作面运输顺槽建设监测点，利用远程控制来实现采掘设备的自动化管理。在2016年，陕煤化集团黄陵矿业公司一号煤矿便应用这一技术，自当年5月到2018年9月份，共完成8102与6201等工作面的回采作业，最高月采量达到了17万t，共安全生产原煤359.5万t。神华神东石圪台煤矿31202等工作面也相继应用煤矿无人、少人智能化开采技术，能够做到某个工作面或采掘设备的远程控制，也为我国煤矿智能开采技术的开发与应用积累了经验。

2 煤矿智能化开采技术的发展展望

2.1 智能装备技术

进一步推进井下高速无线通讯技术、煤矿识别技术、自动找直技术的研究与开发，进一步加强井下网络的信息传输速度和设备的整体性能，确保整体装备的适用性和实用性。

2.2 智能导航技术

通过计算机技术与导航技术的结合，对采掘设备实施实时定位，能够有效改善工作面的地质勘探和空间定位问题，并提高对于设备的智能化控制水平，从而做到安全监控和高精度开采。

2.3 智能机器人

对于工作面的维护与管理来说，遥控智能机器人能够起到辅助工作的效果，利用性能相匹配的传感设备，并进行改装处理，便可以实现煤矿智能化工作面的自主化开采。

2.4 “三无”开采技术

“三无”开采技术指的是无人、无巷道、无煤柱的煤矿开采新模式，积极推广智能化无人开采技术的研发，推进智能化开采技术的创新与发展。

2.5 智能化掘进技术

加强智能化掘进技术的研究力度，提高掘进设备的整体性能与智能化控制，创造更加协调高效的掘进工作面，实现无人化的煤矿掘进作业[2]。

3 结束语

与互、物联网及人工智能技术的结合是煤矿开采技术的主要发展方向，而这种方式也为煤矿行业带来了更加宽阔的发展空间和更多的发展机遇，对开采技术的创新和行业的发展都有着积极的意义。

参考文獻：

[1]徐建军.煤矿智能化综采技术现状及展望[J].陕西煤炭，2017，36（03）：44-47+13.

[2]李宏艳，莫云龙，孙中学，等.煤矿冲击地压灾害防控技术研究现状及展望[J].煤炭科学技术，2019，47（01）：62-68.

[3]余铜柱.智能化技术在煤矿开采中的现状及展望[J].科技创新导报，2019，16（19）：22-23.