谈煤矿智能化系统的应用

王世昕

华晋焦煤有限责任公司沙曲一号煤矿 山西吕梁 033300

在我国工业化发展迅速的背景下，煤矿事业发展迅速，为了进一步保证煤炭开采过程中的安全以及提高开采和运输的效率，对煤矿智能化远程集控系统进行分析已经刻不容缓了。因为智能化远程集控系统主要是以地面进行控制的，从而能够最大程度上减少人工进入现场的概率，进而为生产安全提供了保障[1]。

1 通信技术积累与发展

煤矿井下智能化系统数据传输尤其是控制信号的传输，对设备及线路有一定要求，即低延时、覆盖范围广、抗干扰能力强、线路及设备敷设简便、功耗低。在5G技术未全面商用前，主流的通信方式有以下3种：

（1）有线信号传输。有线信号传输具备低延时及抗干扰能力强的特点，往往能达到1ms以下。但煤矿井下环境复杂，设备及线路布设困难，意外情况的发生也会导致线路及信号经常中断。

（2）Wi-Fi无线网络。Wi-Fi信号覆盖范围小，如果要获得较低延时，尤其在井下综采工作面这种恶劣的环境下，每平方米需布置的基站数量较多，导致基站维护工作量大且成本高，达不到减人增效的目的。

（3）4G通信网络。4G基站信号覆盖范围比Wi-Fi要好，目前设备在井下的覆盖范围基本在半径300m左右，但延时相对于有线及Wi-Fi较高，LTE网络的延迟状况是接近于20ms的双向时延，不利于工控系统的应用。以上技术各有优点，同时缺点也极其明显。随着5G技术在井下的应用，满足了煤矿智能化系统对于数据传输的要求。5G技术具备低延时、大带宽的特性，具有较广的覆盖范围和优秀的抗干扰能力，为智能化系统无线信号传输提供了可靠的保障。

2 综采工作面智能化技术

2.1 地下开采装备需要具有精确的定位和导航功能

在煤炭智能化开采技术中，其核心的技术为定位技术和导航功能，因为实际煤炭开采工作需在矿井下进行，操作人员在矿井上无法对井下的环境和具体开展情况进行了解，这时智能化煤炭开采技术的定位技术和导航技术，可及时将井下的影像和数据上传给井下控制人员。根据收集的影像和数据信息工作人员可确保煤炭开采设备的具体情况，并清楚定位具体的采矿路线。但是在进行实际开采工作时，矿井下的环境非常复杂，而且封闭的井下环境将智能化系统的信号传输过程阻断，从而导致定位和导航的准确性受到影响。

2.2 胶带系统和控制系统

煤矿智能化远程集控系统主要是以计算机网络为基础，以信息共享为手段实现智能化。稳定性好、传送量大、容易维修是胶带运输的特点，因此胶带传送被广泛用于采煤机的机械传动部分。智能化远程集控系统能够实现自动检测故障的功能，从而在一定程度上减少人员进入煤矿现场，进而为人员的安全提供了保障。另外胶带运输智能化具有就地、远程和自动三种控制模式，对于各条胶带机的启动和停止，操作人员也可以采用不同方式进行控制，进而使得系统的可靠性和灵活性得到显著提高。其次，开闭环交叉使用的控制系统也是非常重要的，只有速度控制系统、噪声监测系统、图像采集系统等控制系统协调工作、相互配合，才能提高整个系统传输采集的效率[2]。

2.3 在开展过程中应用智能探测技术

目前我国智能化煤炭开采技术的智能探测技术包含煤岩分界技术，煤矸放入自动识别技术以及超前探测技术。其中煤岩分界技术，通过使用单个天线的和多普勒雷达进行脉冲发送和信号接收工作，当工作的信号接触煤岩时，信号将会逐渐减弱并反射回发射区域，这是工作人员可根据接收的信号区分煤矿。工作人员在对接收的信号进行具体判断时，可通过反射波的波长和频率对煤矿与岩石之间的分界点进行判断。但是在具体使用的过程当中，反射波的波长和频率在传播时，会受到煤层的厚度以及透射波的影响。煤矸放入自动识别技术是对煤矿物的组成进行分析的一种技术，该技术利用分秒脉冲的电场进行材料结构的识别。超前探测技术具有精确度高的特点，而且它的使用范围非常广泛，不需要对物质的成分进行事前分析以及数据输入，在任何条件下都可以获得较为准确的数据。

2.4 高精度导航调直技术

在综采过程中刮板运输机不仅是煤炭运输的主要工具，其运行轨道更是采煤机割煤的运行轨道，同时还是支架挪移的支撑点。为确保综采过程中各个设备可以跟随作业面及时调直，确保回采作业得以顺利持续进行，就需要借助高精度导航调直技术，对作业面直线度进行精准控制。

3 结语

伴随煤矿浅层资源的逐渐枯竭，深部开采已成为煤矿未来发展的必然趋势。但在深部回采中由于作业环境更加复杂多变，作业安全性降低的同时作业难度大幅增加，针对性构建智能化开采技术，减少井下作业人数成为发展需要。因此，矿井管理者必须高度重视相关问题，积极结合生产实际，引进先进技术手段，构建满足矿井生产需求的深部智能化开采体系，实现对深部煤炭的有效回采[3]。