煤矿智能化开采关键核心技术分析

于德宇

摘要：近几年我国煤炭行业朝着智能化的方向持续迈进，诸多先进技术被广泛应用于煤矿开采中。其中关键核心技术的应用，可以在提升煤矿开采智能化水平的同时，降低煤矿开采期间出现安全事故的概率。本文从煤矿开采智能化的分析入手，进一步阐明关键核心技术在煤矿智能化开采中的应用。

关键词：关键核心技术;开采;监测;煤矿智能化

现阶段我国社会发展建设仍离不开对煤炭资源的应用，并且煤炭资源在未来一段时间内仍在我国能源结构中占据重要地位。基于信息化时代的来临，煤炭行业得益于诸多智能化、信息化技术的应用，朝着智能化开采的方向持续推进，相关核心技术的应用在显著提升开采效率、实现绿色高质量开采中发挥着重要作用。正因此，探讨关于关键核心技术在煤矿智能化开采中的应用，对于推动我国煤炭行业的绿色化、智能化发展有着重要作用。

一、煤矿智能化分析

所谓智能化，是指控制对象在信息感知时具有较强执行、决策、判断等能力，能够做到自主进行信息的分析判断与执行，并通过自主优化、学习来实现系统的逐步完善。煤矿智能化开采的应用主要是即将先进的自主决策、学习功能融合于自动开采系统中，以煤机设备为载体对井下围岩、结构、地质等信息进行实时感知与采集，在此基础上通过参数自动调整控制来达到智能感知、智能决策与控制的目的。相较于传统开采系统应用，智能化开采具有自分析、自修正、自感知以及自控制的能力，能够做到依据不同井下环境来实现参数调整，以自适应的状态开展更为高效、高质的开采作业[1]。

二、煤矿智能化开采中关键核心技术

（一）装备位姿监测技术

井下综采装备智能控制需要以监测技术的应用为基础，通过装备姿态测量与感知，为综采作业开展提供参考依据[2]。受到地质条件、位置等因素的影响，使得井下开采面临相对恶劣的环境，而要想做到在综采期间实时、精准检测装备运行，需要借助对高可靠性、高精度定位导航系统的应用。开采期间依托于高清摄像设备、三维激光扫描设备的应用，对开采全过程进行动态性扫描，将井下扫描数据以系统平台为载体转化为井下三维模型，并做到对工作面地图的精准、合理绘制。同时，在装备位姿监测过程中，传感器易受到粉尘的影响，所以需采用本安型数据传感器设备的应用，通过发挥其防爆、除尘功能来达到工作面图像清晰获取的目的。另外，综采装备位姿监测的开展还涉及到对惯性导航、激光扫描、机器视觉等技术的综合应用，将高精度传感器安设于综采设备上，在运行期间借助信号集成监测的应用进行设备位姿的动态化、实时化获取。在全面采集三维地图、倾角、装备行程、压力等信息的基础上，以三维场景建模为基础，合理借助动态建图与视频增强等技术来实现对工作面模型构建，通过立体模型在来实施展示综采装备位姿情况。

（二）装备智能控制技术

煤矿智能化开采过程中相关综采装备的运行控制依托于智能控制装置的应用，通过控制方式的智能改进来实现对综采设备的智能化操控[3]。以液压支架控制系统为例，利用智能推移控制系统进行传统系统的取代。在实际运行控制期间，出现支架调整需求时，智能系统可依托于传感器应用获取位移信息，借助大量信息数据构建位移模型，在此基础上确定支架装备需要位移的具体值。以系统预设值为参照进行实际位移值的比较，在明确实际修正值的前提下智能控制支架装备的位移动作实现以闭环控制的形式做到对支架、刮板机运行的实时监测，并动态化调整支架后续位移动作，确保在工作面开采期间支架系统始终处于直线、同步的运行状态，达到支架系统智能控制的目的。

再以采煤机截割为例，在勘探阶段依托于全信息模型的构建进行矿井信息全面采集，借助惯性导航技术做到实时化、动态化监测采煤机运行过程与姿态，并在开采期间依托于轴编码器开展装备二次校验。结合对煤层、煤岩界面的科学预测，以超前规划的形式来提升采煤机截割的合理性。在此基础上利用控制装置进行采煤机摇臂的智能控制，实现依照煤层、煤岩界面预测情况进行截割高度的自适应调节，以期通过智能化截割高度控制来提升综采工作效率。

（三）矿井机器人技术

以往煤矿开采作业以人力为主，再加上井下环境的恶劣复杂，使得以往煤矿开采效率低下，并伴随安全事故的频繁发生[4]。为实现对综采效率的显著提升，并提升煤矿工作人员的安全保障，各大煤矿企业开始尝试借助机器人技术来取代人力控制。在此背景下，现阶段煤矿智能化开采中开始重视对机器人日常巡检、井下作业以及应急救援方面的研究。目前已经有超过70个大型煤矿开始应用采煤机器人群，涉及到对环境探测机器人、装备巡检机器人以及固定岗位机器人的应用。而在实际应用过程中，为有效解决机器人冲撞问题，可加大对环境与机器人接触阻力方面的研究，以作用模型的构建来分析控制参数与接触阻力之间的关系，为机器人设置不同控制参数来对应不同阻力接触，实现以自适应的形式进行机器人智能化控制，避免因井下机器人相互冲撞而造成煤矿企业经济损失。此外，目前机器人续航问题的研究成为相关领域研究人员的关注重点，以期通过防爆电池与无线充电、轻量化技术的融合应用来提升机器人运行可靠性与稳定性。

结束语：

综上所述，煤矿智能开采已然成为我国煤炭企业的主要发展趋势。为有效推动煤炭企业朝着智能化、绿色化的方向持续迈进，企业需重视在煤炭开采中加大对人工智能、物联网、数字化以及大数据等技术的引进与应用，结合关键核心技术来提升煤矿开采的效率性、安全性，促使我国煤炭行业发展迈入可持续道路。

参考文献：

[1]王国法，赵国瑞，任怀伟. 智慧煤矿与智能化开采关键核心技术分析[J]. 煤炭学报，2019，44（01）：34-41.

[2]閆陶章. 智慧煤矿与智能化开采关键核心技术分析[J]. 科学与信息化，2019，000（010）：110-110.

[3]王国法，杜毅博. 智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向[J]. 煤炭科学技术，2019，47（01）：6-15.

[4]白耀宗. 基于煤矿智能化开采的核心技术探究[J]. 中国石油和化工标准与质量，2020，v.40;No.524（18）：217-218.