浅谈智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向

摘 要：随着我国科学技术的发展，智慧煤炭在我国也得到了较为普遍的使用，对于智慧煤炭的提出为我国煤炭产业的发展做出了巨大的贡献，对于智慧煤炭的相关构建需要按照不同的业务需求，在固定的标准制度下完善网络感知和相关的数据传递，最主要的目的是为了实现生产环境当中信息的融合和智能化，全面完善和提高煤炭的开采速度和稳定性，在我国经济的发展过程中，煤炭是一种不可或缺的资源，近段时间以来，随着煤炭开采工作的不断加强，为了实现煤炭资源使用效率的进一步提高，我们需要将主要精力放在开采技术上来，其中最核心的内容是智慧煤矿及智慧开采技术。所以，本文主要分析的是智慧煤矿和智能化开采技术在未来的发展前景，以期能促进该行业的健康发展，同时对于提高经济效益水平也会产生积极影响。

关键词：智慧煤矿;智能化开采技术;发展方向;探讨与论述

引言：煤炭是生产生活，工业生产的重要能源，煤矿产量的多少也会直接影响我国广大人民群众的日常生活，针对这样的现状，对于煤矿的开采研究和升级从未间断，取得了大量的技术成果，特别是近年来，智能化技术快速发展，设备体系不断更新，将现代信息技术在煤矿的开采工作当中，从而最终实现智能化的煤矿开采，为智慧煤矿的建设牢固的基础。在运用智慧煤矿、智能化开采技术后，煤矿的开采效率将有显著提高，同时在开采过程中遇到的困难也能够迎刃而解。事实上，智慧煤矿及智慧化开采技术就是融合了各种先进技术的一个综合体，使生产模式更加高效、可靠且智能，在我国煤矿行业的发展中占据重要地位。除此之外，智慧煤矿和智能化开采技术在发展期间，还能有效控制煤矿生产的各个阶段，对其中潜在的故障进行精准识别，并给出合理的解决方案，以此来把生产故障的出现率控制下来，节省煤矿资源，促进经济效益的提升，为生产阶段保驾护航。

智慧煤矿分析

智慧煤矿是我国煤矿发展的必然趋势，是实现煤矿行业稳定与健康发展的前提条件。智慧煤矿中融合了各种先进技术，在感知体系上已经十分成熟，其服务平台具有数据应用中心和数据传输通道等丰富的功能。以下我们就来论述一些相关的内容：

智慧煤矿融合了各种先进技术，其中包括人工智能、物联网和大数据技术等，以此来提高煤矿开采的自动化、智能化程度，極大改善了煤矿的开采效率，确保生产模式是稳定且可靠的，从而增加煤矿生产的经济收入。

发展智慧煤矿是我国目前对环境保护的一种必要措施，可以让现有工作模式表现出环保和绿色等特点。不仅如此，它还结合开采生产的当下现状，建立起了智能化无人工作系统管理平台、综合管理平台以及三维景象平台等若干个平台系统，并且彼此之间是连接在一起的，可以互相促进和影响。在进行相关工作的过程中，就会比以往更加方便。

（3）智慧煤矿技术架构

对于智慧煤矿技术架构是保证智慧煤矿建设的根本条件，智慧煤矿架构设计主要以融合网络信息安全，信息互通，数据共享，功能协调等作为设计的方案和原则，根据不同部门的需求，开发业务员服务台，从而实现全面性的网络感知和数据的实施共享，最后进行大数据的分析和应用。对于煤矿的架构主要分为以下几个系统，地下精确定位系统，信息开采系统，挖掘进度系统，危险预警系统，设备管理系统，煤矿物联网综合管理系统[1]。

对于智能化的开采煤矿包含了智能化感知，智能化决策和相关的控制模块，对于煤矿开采过程当中出现的复杂化和多变化，在对于产品开采作业具有较大的困难，对于智能化的技术使用在煤矿的开采过程当中，可以有效的实现自动化的决策和自动化的控制，并且具备了控制，修正等一系列的功能，从而实现煤矿开采的多样性适应，真正构建煤矿开采的智能化和规模化。

智慧煤矿与智能化开采关键技术的分析

1.在井下使用通信、导航与定位等先进技术

井下定位是否精准，会对控制工作产生很大影响，利用5G通信技术进行决策性控制，可以让通信过程更加可靠、准确。要想获取到井下的三维环境，离不开5G通信、导航和精准定位等技术的支持。在三维模式下，实时建图、研究、纵观井下三维模型自动技术，让设备定位的准确度进一步提高，在遇到井下转角或狭长过多等困难的时候，运用导航与通信技术就能直接解决。

2.物联网云计算技术

从分布式计算技术的层面入手，将综采工作面的大数据云计算框架顺利构建起来。研发出针对专家分析决策，支持多种数据类型的数据分析引擎，包括扩展接口和标准算法库在内，从而让大数据的云计算与数据的对外交互都能够付诸实践。对于矿井的作业和设备的感知这些是保证系统实现自主决策和相关控制的主要条件，对于现阶段的煤矿监控系统来说，因为不同的厂家自身的产品质量和标准不同，对于数据的接口以及平台存在较大的差异，并且层次数据的融合难度不断增加，不能构建一个完善的数据分析模型，不能对于生产作业进行指导分析，物联网技术的开发，最主要的目的是为了打破数据的壁垒，实现设备和环境的融合，对于物联网技术的开发需要从两个角度分析，首先需要建立空间以及准确的定位，提供相应的算法和设备的互联，准确的定位功能包含了人员设备速度的定位计算，避免事故的出现。

3.精准定位和导航地下开采设备的技术

为了保证煤矿开采工作的顺利完成，让设备能够保质保量的向前推进，就需要提前对开采设备的运行路径和空间位置实施准确测量、定位。在实际工作中，因井下空间过于复杂且封闭，外加上强烈的电磁干扰，如果没有卫星导航进行指引的话，对设备的精准导航、定位基本是不可能实现的。煤矿地质信息的精准度直接决定了智能化开发的条件，在实际的煤矿开采过程当中，煤矿地质信息会随着开采作业的变化而变化，在智能化的煤矿开采阶段当中需要对于地址的信息具有一个深入的了解，根据地理信息的结果，从而分析之后决定下一步的智能化操作。对于现阶段的2.3D的地质信息检测系统，已经可以实现多个部门的快速，准确共享，对于开采的关键主要是对于装备的研发以及对于数据的采集处理，最终实现测量，生产一体化的模式和信息[2]。

4.数据处理和无人开采技术

对于矿山的生产系统规模非常庞大，复杂程度较高，在生产的过程当中会出现大量的数据，需要进行分析，因为目前的技术较为缺乏，不能得到有效的数据，不能分析出开采过程和阶段当中存在的数据关联的具体规律，最终无法应用到智能化的开采和控制工作当中，当下因为智能化无人开采技术的完善，我国信息产业快速发展，并且智能定位系统，以及导航技术越发完善，在地质，环境，安全的要求不断加强的今天，智能化的无人开采技术将会是未来发展的主要模式。

5.掘支平行快速化工作

在煤矿开次的掘进过程当中，挖掘和支撑的问题一直没有得到良好的解决，科学的促进矿井支护工作，让其向着机械化，快速化的模式发展，可以有效的解决掘进工作当中存在的问题，最终达到科学，快速的处理，但是想要处理好这些问题我们就需要突破两个核心，首先是建立掘进临时支护作业工艺情况，其次是进行一次性工艺作业，不单单需要开发柔性的临时支护体系，也需要建设永久性的支护滞后设置的条件，开发全新的一次性锚杆，和相应的自动钻装体系，完善统一的掘进支护生产，达到掘支平行的工作需求。

发展的主要方向

对于智慧煤矿和智能化开采在实际的发展过程当中，最根本的目的是为了让多个技术的模式进行融合，全面提高开采技术的自动化和智能化，最终带来良好的经济收益，本章节就主要对于智慧煤矿和智能化开采未来的发展模式和方向进行讨论。

1.其实，在智能煤矿与智能化开采技术的发展方面，针对煤层地质条件研发出了精度较高的探测、监测及分析技术。结合煤矿开采的实际情况，设计出有效的开采计划，为各项工作的稳定开展创造条件。与此同时，先进技术的运用可以将成本控制下来，提前对生产故障点、危险点进行定位，防止出现一系列的意外情况。

2.考虑到生产现象的复杂性、特殊性过于突出，可以对智能开采、自动识别智能煤矿技术进行使用，实现远程统一控制的工作模式，提高各设备之间连接的紧密度，这样智能煤矿及智能开采技术的应用才会发挥出最大作用。

3.智慧煤矿及智慧化开采技术的运用，可以避免煤矿资源消耗过多，让现有工作模式更加环保、绿色，并为煤矿行业实现稳定、可持续发展等目标创造有利條件。

4.在煤矿机械进行煤矿开采工作的时候为了提高煤矿的开采速度，为了全面的提高煤矿的产量会大量的使用多种煤矿机械设备运用在煤矿开采工作当中，但是这些煤矿机械设备工作的环境较为恶劣，工作环境噪音大，粉尘多，而且湿度较大在这样的工作环境当中长期高负荷的工作，煤矿机械容易出现故障。智能化系统一切都是依靠系统完成开采，对于设备的安全性和稳定性的要求较高，因此自我诊断，自我修复是未来煤矿智能化开采的重点。因为我国煤矿机械的工作环境较为恶劣，而且长期高负荷运作，很容易出现设备故障。我国对于煤矿机械故障的主要检测方法是通过对于机械震动情况判断机械的实际使用情况，以及故障情况。一般来说机械在常规的工况下运行，其振幅是在一个固定范围内的，如果突然出现振幅大提高提前或者异常现象，那么就证明煤矿机械出现的问题，可以利用这一现象不断缩减检测范围找出故障点，进行相关的维修和检测[3]。

智慧煤矿与智能化开采发展的策略

实施智慧煤矿和智能化开采已经成为了我国煤矿工业未来发展的必然结果和趋势，对于智慧煤矿和智能化开采的主体在于信息技术和智能技术的发展，当下核心技术已经较为完善，快速推动了煤矿开采产业的发展，智慧煤矿发展的根本目标是为了构建一个完善全面的系统，让开采的过程实施智能化的运行，最终实现科学绿色开展的最终目标。对于智能化开采发展的目标根本上是利用现代化的信息技术结合煤矿开采技术，最终实现煤矿开采的智能化和自动化，最终达到开采的无人化，构建绿色，安全，高效的煤矿发展新产业。为了使我国煤矿资源、产能布局变得更加完善，应当基于煤炭资源开发的产业政策，对以往的产能装备、开采方式等进行革新。与此同时，智慧煤矿与智能化开采方案也要保持高度统一，落实好系统云端服务的维护工作，智能化、专业化开采班组，不仅要进一步加强市场服务，对于煤矿人才与管理运行水平失衡的现象也要抓紧解决和处理。在加快建立智慧煤矿与开采技术标准、运转管理规范的过程中，将对应的安全章程系统构建起来，才能使真正意义上的无人化和智能化开采付诸实践，加快设备的更新换代速度，并促进智能化无人开采技术水平的提高[4]。

结语

近年来，我国经济飞速发展离不开矿产资源的开采。随着我国经济的快速发展，对矿产资源的需求量也越来越大，我国正处于科学技术水平飞速发展阶段，各种机械、设备升级更新，自动化、智能化飞速发展，地下矿山采矿方法也在不断改进与更新迭代，地下矿山作为矿物资源重要来源地，通过我们不断开拓探索、创新思维方式，优化改进地下矿山采矿工艺，必定可以确保地下矿山开采的安全与高效。现阶段，煤矿依然是世界上性价比最高的一种化石能源。在未来的某个时间段内，世界能源结构中占比较大的是煤炭资源，但能源主题国家类型多样，为了保证产业转型的顺利完成，控制煤炭的生产量，使造成的环境负效应不断降低，如今世界各国在煤炭发展问题上，必然会借助现代化技术的优势，实现健康、绿色且高效的利用煤炭资源。

参考文献

[1]智慧医院信息系统技术架构设计[J]. 倪红波.电子技术与软件工程.2021（08）

[2]简单巨系统研究及其系统动力学分析[J]. 古达文，吕昱，郑丹玲.重庆邮电学院学报（自然科学版）.2005（05）

[3]堆积型铝土矿剥离-采矿-复垦一体化技术架构[J]. 王太海，陈建宏.矿冶工程.2016（05）

[4]智慧矿山边缘云协同计算技术架构与基础保障关键技术探讨[J]. 姜德义，魏立科，王翀，范金洋，任奕玮.煤炭学报.2020（01）

作者简介：赵凯，1987年6月，男，陕西省西安市，汉，本科，助理工程师，煤矿机电管理，智慧矿山管理室，陕西小保当矿业有限公司