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1、 智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向研究 摘要：煤炭是赖以发展的重要能源，煤炭行业正朝着智能化的方向发展，对煤炭的开采力度正逐渐增加，以满足实际发展需要。本文主要论述了智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向，对精准地质信息系统、煤矿物联网系统、巷道快速掘进技术、无人开采关键技术等内容进行深入研究，让各个生产环节实现智能协同生产。关键词：智慧煤矿；开采技术；发展方向引言：煤炭在能源结构中占比较高，我国煤炭主要通过井工开采的方式获得，经过不断发展，技术设备进行实现国产化。借助先进开采技术，形成智能化开采模式，突破行业共性关键问题，建设出高效、智能、安全的煤炭生产体系，大幅度提高煤炭开采效率。1. 智慧
2、煤矿技术架构顶层设计能够确保智慧煤矿朝着正确的方向发展，根据一套标准体系，打造一个大数据应用中心，可以按照各部门各自的需要提供对应的服务。要尽可能保证信息互联互通、网络融合安全、功能协调配合。在建设过程中，要坚持遵循“打通信息壁垒”的理念，遵循采矿规律，达到采矿工艺和人工智能的有机结合。智能开采以智慧煤矿为核心，自动控制、智能决策、智能感知是核心三要素，智能开采与普通自动化开采的不同之处在于设备可以进行自主决策，能够对错误进行自我纠正，可很好的应对各种环境变化，满足实际需求，达到无人开采的效果。二、智能化开采技术发展方向（一）精准地质信息系统煤矿地质信息属于一种不断变化的思维动态信息。精准的地
3、质信息为高效开采的前提条件。所以研制出随掘随采探测技术，自动采集各种工作数据，再进行深入分析，建立动态模型，组建全方位信息云平台，具备获取生产动态数据的功能1。3D地测应用系统能够进行多层次的地质信息共享，可实现动态绘制，上传各种文档、图纸，最大限度上提升矿山生产管理的效率，保证安全生产，当不能随着生产进度进行实时更勘测矿井信息。目前，利用开发工作面地质动态建模技术，构建兼容性更强的地质分析和协同管理平台，为智能开采提供支持。矿井4D云GIS平台可以对开采实测数据、时空关系、地震资料等信息实现系统管理，要建设数据共享服务平台、三维GIS基础平台、图形管理平台，矿图管理等系统。要按照随采工作面地
4、质结构的特点，使用物探技术进行信息的融合，对工作面进行动态建模和实时改正。主要涉及地震精细探测技术、3D地震数据收集、分析与处理等技术。在GIS系统的基础上，对高程模型、数字模型、景观模型进行整合，在生产阶段，在修正后，建成四维模型，同实际空间物理状态相同，可随时查询某个变量。2. 煤矿物联网技术实时了解设备、环境的状态是开展智能决策、控制的基础。目前，煤矿各种监控系统已获得了飞速发展，能够对各种重要信息进行感知。但各个厂家的产品的生产标准不同，数据接口和平台不匹配，独立进行数据处理，互相之间无法进行有效融合，数据孤岛和数据碎片化现象明显，所以，无法建立高效的数据分析模型，分析准确性差，会妨碍
5、指导生产，物联网技术的目的是要突破数据壁垒，让人员、设备、环境实现互联，所以，物联网技术和设备是实现智能煤矿的核心。要形成一个井下位置服务和空间的感知场，能够对精准定位人员设备，提供云计算服务，在设备之间建立联系。利用UWB技术能够在复杂的开采工作环境中提升定位精度，同时，配合惯导与激光雷达，搭建协同定位平台。定位基站能够进行自组网，自动补偿晶振误差，测算设备的位置、速度、加速度，预判设备运行情况，防止出现碰撞，确保安全性。借助分布式计算技术打造综采工作面数据计算框架，大力研发数据分析引擎，通过数据可视化工具，达到交互的功能。2. 巷道快速掘进技术巷道掘进数据煤矿生产的关键环节，面临的首要问题
6、是采掘失调。单体锚杆钻机有着较多的缺点，作业耗时长、程序繁琐，难以进行准确定位。锚杆支护时间占到总体掘进时间的一半以上，需要大量的人力。在这种情况下，要对掘进技术进行改进，钻研自主连续掘进、快速支护等技术难题，形成智能化、一体化的掘进模式，可以应对各种煤层条件，是未来的主要研发方向。在掘进作业的突出难题是“掘-支”的矛盾，支护作业很难达到机械化。解决这个问题可从临时支护与钻锚注一次作业技术入手。开发出柔性自移临时支护系统，实现在允许范围的主动支护，为永久支护滞后设置奠定基础，构建新型自动钻装结构，将分散的生产工序进行统一，达到掘支平行的快速推进。还可研制自动机器人，让机器操作逐渐取代人工操作。
7、若想提高截割速度，需对煤岩硬度和截割工具的力学特性进行深入了解，研发智能调速技术与自适应集料系统，实现自动化截割，减少能耗。根据各种地质环境，采用合适的掘进技术和设备，比如，在普氏系数低于9的岩石中使用悬臂式掘进机进行挖掘2。2. 无人开采关键技术井下工作面装备的位置、运动情况的感知是进行制定控制的基础。可采用捷联惯性导航技术进行准确定位。通过三维点云扫描与动态建图技术模拟生产系统，能够实现井下环境的三维再现，同时具备危情模拟、超前规划等功能。要控制好工作面围岩的稳定性，因此，要抓紧研发工作面围岩状态感知和智能控制系统，为智能化开采奠定基础。在液压支架和围岩自适应控制技术方面，要对原理、系统和
8、装置进行深入研究。若想达到综采工作面的连续智能化推进，需要各种设备相互协同配合，因为智能化开采技术的持续发展，工作面开采效率获得提升，现阶段，关于两巷辅助作业设备的关键技术尚未获得突破，阻碍了高效推进的进程。控制装置为智能化综采装备的重要部分，会直接影响装备的自动化程度，嵌入式软件、硬件是整个系统的大脑，急需解决的问题是自主安全性与平台统一性。许多企业已经采取委托开发、系统集成等方法控制综采设备，但无法保证系统的稳定性，实现嵌入式平台统一化能够有效提高装备智能化水平。创建上位机软件集成开发环境，可进行组态化二次开发，满足综采智能化设备的控制实际需要。2. 煤矿机器人煤矿生产系统非常庞大且复杂，
9、井下环境恶劣，人工操作机械的方式，难以保证矿工的人身安全。使用机器人进行作业则很好的解决这一问题。需要机器人具备导航、避障、运移、路程规划、感知监控等功能，国家鼓励煤矿企业大力发展与使用煤矿机器人参与生产。现已有采煤机器人在多个煤矿投入使用。研究机器人自适应变组抗力跟踪控制，防止机器人在井下出现碰撞或破坏，保证安全运行，机器人要能够对未知区域进行扫描探测，进行障碍识别，装设自主平衡装置。机器人的耗电量大，因此，研究无线快速充电技术非常重要。井下环境可能对通信信号造成强干扰，要保证煤炭机器人互相之间可以实现联合通信，应加强对无线远程通信和自组网的研究。结论：智能化是煤炭工业发展的必然趋势，制定出科学的总体架构，构建完整的标准体系，要遵循系统工程理论，研发开放的综合管理操作平台，形成煤矿智能生态体系，科研人员要不断攻克难题，迎难而上，突破核心技术，促进煤炭行业可持续发展。参考文献：1刘青红.智能化矿山与智能化开采技术的发展方向J.中国设备工程,2020(22):224-225.2李杰.智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向J.中国石油和化工标准与质量,2020,40(18):221-222. -全文完-
