矿山智能化开采与智慧矿山建设技术

刘昊

（甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730000）

引言

矿山智能化开采与智慧矿山建设的技术研究与实践，给矿山企业转型和升级提供了发展思路，矿智能化开采模式是今后矿山工业的发展方向。

一、煤矿智能化定义

“智能化”的意思是说，在控制的过程中，能够体现出精确敏感的感知能力，能够进行正确的判断，同时还具备着高效快捷的执行能力，能够自动地对自身所感受到的信息做出分析和判断、决策以及执行，那还能够主动的进行学习和优化。智能化的特点主要体现在：a)能够准确地感知外界信息并进行采集；b)能够把采集来的信息进行有效的分析和准确的判断，并能够主动去学习和决策；c)它具有能够进行自主性的判断以及决策，并能够按照自己的判断和决策进行执行的功能。煤矿的智能化开采主要是在这个自动化开采系统当中融入到一些能够自主学习和决策的效果，让煤机装备能够及时地对开采情况进行感知，在感知的过程中并对井下环境变化和围岩条件进行采集，还能够对参数进行有效的控制，煤矿智能开采的三个要素是：智能感知，智能决策，智能控制。煤矿智能化开采具有能够进行自动化的学习以及决策的特点，能够进行自我的感知、分析、控制、修正的作用，那能够更好地在不同的条件下进行开采，能够有效地适应不同条件的环境，适应了开采能力的智能化综采装备还能够有效地结合当地生产环境来进行变化，这样才能够真正地达到智能化开采的效果，能够达到在相对有限条件下进行无人化的开采方式。当中，自感知是指对信息进行采集，自分析是指对采集来的信息进行及时的有效的分析，自控制是指对于分析的数据来进行有效的决策，并制定控制方案，自修正是指在进行运行时，对参数进行修正以及控制的工作，能够及时地适应环境的变化，而进行修正。自动化是智能化开采的基础，可以根据现代的智能理念来达到对矿山信息的采集，并可以进行网络化的传输，然后进行规范化集成，同时还可以可视化呈现出来，实现自动化操作以及智能化服务的一项系统。

二、矿山智能化开采现状及存在的问题

在最近几年，我国的矿山安全生产管理系统发展地十分迅速，比如，可以实现井下人员定位，还有远程的监控，无人运输和排水以及通风的系统等，都能够进行自动化的控制，就连一些人力资源、财务、物资等都能够实现自动化的发展，办公自动化系统也得到很好的利用。由于矿山资源禀赋和开采条件具有多样和复杂的特点，在开采的过程中，理念方面、技术方面以及管理的水平都不太协调，使得无人化的开采更加的艰难，还需要对一些关键的技术以及装备进行完善。这样的具有网络化，数据化，集成化，智能化的“智能化开采”矿山生产模式已经逐步地走向了世界，并引起许多企业的注意以及重视。我国的矿山智能化开采建设较晚，从以前的没有到现在的有，已经有了许多的成果，同时还有许多没有被突破的困难。第一，我国的矿山设备不够完善，它的自动化以及信息化没有办法满足开采的需求。第二，对于系统的规划不够完善，科研力量没有办法集中。第三，缺少大量的科研人才，并且没有获得自主的知识产权，没有办法达到一个兼容性较强的智能化开采软件平台。第四，对于矿山的管理较为传统，没有进行创新，模式比较陈旧，没有很好地进行部门的协调，没有办法达到信息资源共享的效果。第五，没有结合矿山的实际情况来进行开采，导致“智能化开采”产生盲目性。

三、矿山智能化开采关键技术

（一）数据采集、建模和分析系统

根据采用三维激光测量，还有监测雷达、微震监测、倾斜摄影等一些技术手段，能够很好地对当地的地质、采矿、测量等进行信息的收集并管理，又有效地对生产以及管理系统在数据库中进行建立，这样能够更好地对数据进行统计和分析，同时还能够实现研究、共享和协同的目的，能够利用大数据来对产能进行有效的调节和控制，还能够利用大数据对技术进行优化，使得矿山的生产以及安全决策都得到了技术以及数据方面的保障。

（二）巷道智能化快速掘进技术与装备

对煤矿进行开采，其准备工作是需要进行巷道掘进，在这个过程中，会容易出现采掘失调的情况发生，现如今，大部分的煤矿都是根据采用单体锚杆钻机来对煤矿挖掘的进行支护，但是这个支护存在着许多缺点，比如钻孔效率较低，工作具有复杂性等，这些弊端都会使得钻机的定位出现问题。就会使得锚杆支护用时过长，导致巷掘进的进度受到阻碍，此外，还存在有装备不够先进，工艺水平达不到标准的不良情况，就会使得掘进工作的效率大大降低。如果要想从根本上解决这个问题，就要注意把掘和锚的工作平衡好。

（三）在开采的过程中应用智能探测技术

1.煤岩分界技术。煤盐分界技术主要是利用单个天线以及多普勒雷达进行脉冲发送以及对信号进行接收。在工作信号对煤岩层进行接触的过程中，这个信号会被削弱，然后再反射到发射区域中。这样就能够有效地对煤层以及岩石层进行有效区分。在进行判断时，人们可以按照反射波的波以及它的频率来对煤、岩石的界面进行有效的判断，但在一定程度上，透射波以及岩层的厚度会对反射波造成影响。

2.超前探测技术。这技术他具有精确度高、范围广的特点。他不需要在进行准备工作的过程中分析物质成分，它能够在多个条件下进行使用。

结束语

煤矿智能化开采是煤炭产业转型升级和煤炭工业技术改革的核心，煤矿企业务必紧跟信息时代的发展步伐，应用信息技术的成果，将数字化、人工智能、大数据等技术应用于煤炭开采过程中，攻关智能化开采核心技术难题，逐步实现煤矿开采全过程的智能化监控。