煤矿智能化系统在复杂地质条件下的应用探讨

温磊 刘伟

摘  要：煤炭是我国一次能源中最经济、可靠的资源，煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。煤矿智能化建设可以使煤炭产业高质量、高水平发展。符合当前智慧绿色发展和清洁高效利用的路径。提高煤炭产能和质量是煤炭行业高质量发展的必要前提。为解决地质条件复杂导致工作面工作效率低下、人工成本高、人为影响大等问题，结合国家相关文件精神，提出了煤矿智能化开采及智慧矿山建设框架。本文主要讨论煤矿智能化系统在复杂地质条件下的应用，以供参考。

关键词：煤矿;智能化;复杂地质条件;应用

引言

我国目前正处于转型、现代化和结构调整的关键时期，在网络新技术与传统产业深度融合的新形势下，各产业正引领着产业的重大变革。其中将智能技术纳入传统设备、工业改造和现代化已成为解决能源供应、能源安全和工业安全等国家问题的关键手段。煤炭的开采需要面对极为复杂的作业环境，传统的煤炭开采方式面临着巨大的潜在风险，对于安全生产产生不利的影响，对生产效益的提高形成了制约，智能技术与装备的应用，尤其是在复杂地质条件下的应用和实践对我国煤炭开采产业的发展具有重要意义。

1煤矿智能化开采关键技术

1.1远程人工干预

液压机在煤矿开采作业中具有重要地位，由于其运行环境较为复杂，故液压机在实际运行过程中极易受到多方面因素的影响，从而导致运行质量显著下滑。为避免该现象发生，在正式进行开采作业时，必须选派大量技术人员对液压机各方面进行实时监测，及时对其存在的问题进行定位与解决，为液压机运行质量提供保障。但该做法科学性相对较低，其不仅会产生大量人力投入成本，还会对企业经济效益产生影响，而且极易受到人为因素的影响，从而导致监测效果有时不尽人意。例如，若技术人员综合素养欠佳，无法明确液压机中存在的问题，影响故障信息反馈效率。故此，工作人员无法及时解决问题，导致液压机运行质量及煤矿开采作业效率显著降低。因此，在实际开采过程中必须采取对远程人工干预的技术手段，以达到实时监控液压机的目的，为煤矿开采作业提供保障。对远程人工干预的技术手段而言，其主要是将视频监控系统及液压机控制系统进行结合，并在视频监控部门的操作下，实现液压机运行环境透明化，并通过远程操作控制功能對液压支架进行调整，为其自动化运转提供保障。

1.2视频监控

由于煤矿开采作业环境十分复杂，在实际开采过程中安全隐患时有发生。若未采取具备科学性的安全防护措施，作业人员生命安全将会受到威胁。为保障煤矿开采作业安全，开采单位必须对安全管理工作给予高度重视，全面分析及科学处理安全事故，尽可能降低安全事故发生率，为人员生命安全提供保障。但传统煤矿开采作业安全管理工作可靠性相对薄弱，无法有效预防煤矿开采安全事故。因此，应与时俱进，积极引入先进的视频监控技术手段。使得地面监控中心能够对煤矿开采环境进行实时监控，充分了解作业环境信息。在监控过程中，监控中心可根据环境动态与指挥中心时沟通，全面提高决策制定工作的协作性，有效解决煤矿开采过程中存在的安全隐患。

1.3自动化集中控制

在煤矿开采过程中，必须对机械设备给予高度重视，并实时监控及控制其运行状态，确保设备不存在运行问题。目前，我国多数煤矿企业已对综采自动化集中控制系统进行构建。综采自动化集中控制系统主要能够对供电设备以及煤矿开采作业专用设备等进行实时监控与控制，为开采作业顺利进行提供保障。此外，在正确应用自动化集中控制技术手段的情况下，工作人员可根据开采作业环境对开采工序进行设计，促使井下控制系统与地面控制系统相结合，实现集中化控制工作面。

2复杂地质条件下煤矿智能化系统应用问题

（1）我国当前的综采工作面存在环境恶劣的现象，对于现阶段煤尘以及井下水雾浓度不断提升情况下，给煤炭开采带来了巨大的难度，也影响井下摄影机的正常工作。尤其是针对逆风开采环节中，很难通过煤矿智能化开采技术来分别岩矿界面，也无法判断没采煤机滚筒上部分和液压杆支架之间的关系，所以在进行煤矿综采工作中，即便是能够实现智能化开采效果，但仍然需要人为辅助操作。（2）通过综采工作面智能化开采技术的应用，还能够体现出液压支架姿态的有效控制和调节，但是却无法精准的实现良好的智能化效果。当前的智能化开采技术能够满足良好的作业环境需求，针对液压支架程序进行静态程序的设定。但是这种单一化的参设定很难良好的企业复杂环境下的综采工作面作业，因此，无法实现长期有效地运行。（3）采煤机的记忆截割技术仍然需要现场人员进行调试，而煤矿综采工作面会随时出现变化，采煤机无法实现智能化调节，必须由人为进行现场调试，所以，当前的煤矿智能化开采技术也仅能适用于简单的煤矿综采工作面，并不能良好的应对复杂煤层实现智能化开采。（4）现阶段，煤矿智能化开采技术仍然无法实现工作面的自动化找直，必须由人为敢于，定期进行重新工作面找直，否则救护出现输煤机不平的现象，不满足实际施工要求。

3复杂地质条件下煤矿智能化系统的未来发展

结合智能化煤矿开采模型分析，系统内部共分为四个部分，从最底层依次是执行层、感知层、控制层分析决策层。（1）对于执行层来说，主要包含采煤机设备、液压支架、带式输送机、泵站、刮板运输机以及转载机等煤矿综采设备。（2）感知层包含装备感知和环境感知，其中主要针对综采设备的各项运行参数进行检测，同时也针对感知层的环境进行激光扫描以及地质勘探。（3）控制层也包含综采控制系统，通过采煤机控制“三机”系统，包括供电控制系统和集成工业系统的控制。（4）分析决策层也包含由总裁设备的工况数据建立起的数据仓库，还包括三维物理仿真技术和煤岩识别技术。在实际煤矿开采中，利用大量传感器来感知状态，利用激光扫描与可见光相机，对地质数据进行全面感知，同时利用传感器捕获大量数据，构建数据库，通过三维可视化技术建立3D模型，同时进行工作面找直，最后将智能决策下发至综采控制系统，实现良好的感知与决策一体化操作。

结束语

煤矿智能化是煤矿综合机械化、自动化的升级发展，是煤炭生产方式和生产力革命的新阶段。以煤矿智能化开采及智慧矿山建设为框架，在复杂地质条件下，在满足井下人员安全与生产高效的前提下，最终实现“无人值守”为目标的减人、提效开采模式，实现在复杂地质工作条件下整个采煤工作面的智慧运营，打赢煤矿智能化建设的攻坚战。

参考文献

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[2]方树林.中国煤矿灾害防治技术的研究现状与发展趋势[J].洁净煤技术，2012，18（1）：90-94.

[3]景少波.5G技术在煤矿智能化中的应用探讨[J].陕西煤炭，2021，40（5）：46-48，52.

作者简介：温磊，出生年月：1993年4月25月 性别：男  民族：汉族  籍贯：陕西韩城  职称：助理工程师  学历：本科  研究方向：地质。

作者简介：刘伟，出生年月：1979年8月28月 性别：男  民族：汉族  籍贯：陕西长安 职称：助理工程师  学历：大专 研究方向：地质。