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智慧煤矿与智能化开采技术要点探讨

发表时间：2020/8/6 来源：《基层建设》2020年第10期作者：李佳章孙世明

[导读] 摘要：伴随着社会经济和科学技术不断发展，国家对煤矿也提出“管理、装备、素质、系统”并重发展要求，并大力推进煤矿“机械化、自动化、信息化、智能化”，以提高煤矿安全生产水平，煤矿工业也能在转型升级中获得崭新发展活力。

        昭通市兴安矿业技术有限公司；云南立玄矿业有限公司
        摘要：伴随着社会经济和科学技术不断发展，国家对煤矿也提出“管理、装备、素质、系统”并重发展要求，并大力推进煤矿“机械化、自动化、信息化、智能化”，以提高煤矿安全生产水平，煤矿工业也能在转型升级中获得崭新发展活力。本文结合智慧煤矿概述，对智慧煤矿平台建设加以阐述，并从精确定位导航、传感系统、复杂数据分析、智能决策等方面着手，对煤矿智能化开采技术要点展开细致探讨，以供参考。
        关键词：智慧煤矿；智能化开采；技术要点；探讨
        煤炭作为推动社会经济持续发展的重要资源，尽管近几年清洁能源在能源消费比例中有所增加，但是化石能源依然占据整体能源结构主体地位，再加上煤矿开采所面临的安全生产、用工荒等问题，急需要煤矿生产技术创新升级，在大数据、互联网、云计算等技术支撑下，煤矿开采工作也朝着智能化方向迈进，有利于实现煤矿安全、高效、绿色开采目标，促使煤矿行业获得健康稳定发展[1]。基于此，对智慧煤矿与智能化开采技术要点展开分析和探讨。
        1智慧煤矿概述

        图1 智慧煤矿应用效果图
        智慧煤矿是近几年煤炭行业提出的一种新发展理念，简单来说就是将人工智能、物联网等新型技术融入到煤矿开采当中，使之构成全面感知和自动分析的智慧系统，实践应用中也能够对煤矿开采、安全等提供有力保障，促进煤矿行业转型升级，并获得健康持续发展。然而想要达到这一效果，就要解决好以下问题：（1）对数字煤矿异构数据统一表达引起重视，并利用现代化技术实施信息动态关联；（2）创新复杂环境下煤矿开采系统机理和设备路径；（3）有效预测和维护矿井机械设备系统安全、稳定运行[2]。
        2智慧煤矿平台建设
        对智慧煤矿平台加以构建，需要保证拥有功能与现实情况相符合，而通过煤矿多系统综合管理操作平台，可以展现出信息感知、智能设备等功能，并且透过综合管理平台操作，还可以对应用业务逻辑加以分析，甚至还能够对设备人员、智能生产应用模块进行构建，以对矿山每个环节进行全面覆盖，使矿山工作变得更加清晰和透明。针对煤矿智慧化建设中存在的资源混乱、数据存储割据等问题也能妥善解决，同时对整个生产过程展开全方位和动态化监督，通过对其实施信息化管理，可以为矿井管理科学合理决策制定和实施提供有力保障。总之，建设智慧煤矿管理操作平台，需要体现以下特性：（1）全面数据标准化，针对进入到该平台中的所有数据，需要对标准格式进行统一，并用统一格式进行数据交换和储存，以防止出现数据交流互通障碍问题；（2）统一数据存储，使用统一储存方案对监测到的数据信息进行存储，可以为后期数据管理、查询和利用提供便利，并且在保障数据科学合理管理基础上，资源混乱问题也能避免和减少发生；（3）数据传输稳定性和实时性，智慧煤矿对数据传输提出较高要求，需要具备较强的实时性，以为快速、科学决策提供有力支撑，而保障数据传输稳定性，就可以妥善解决通信不稳定问题，智能系统可靠、稳定运行也能得到有力保障；（4）大数据分析，所构建的智慧煤矿平台可以支持数据接入和全维度管理，并有效支撑大数据技术应用和数据可视化；（5）开放性，智慧煤矿平台也要支持多种开采设备部署及应用，并且这些设备能够在不同领域中加以运用，同时能够与其他智能装备进行连接和协同运用[3]。
        3智能化开采技术要点探讨
        3.1精准定位导航
        在实施煤矿开采工作之前，需要对地下开采设备加以配备，并且开采设备也需要具备导航和定位功能，使煤矿开采过程中可以沿着规划路线稳步推进。由于煤矿本身具备的封闭性特征，实际开展工作也容易受到复杂电磁影响，这时候就需要借助导航信号，对正确位置进行快速、精准确定，实践中可以使用GIS地理信息系统，并将复杂磁场环境下的导航技术、井下5G无线通信技术、掘进机精确制导技术等融入到其中，可以有效弥补单一技术运用存在缺陷，使煤矿开采工作顺利进行。
        3.2传感系统
        煤矿开采多是地下作业，操作中容易受到地下开采环境复杂多变影响，出现安全事故机率也会大大提升，尤其是缺乏感知系统，无法为智能决策控制提供有力保障，以往开采作业中多实用三维激光扫描图，但是在电磁影响、潮湿环境中，会对该项技术的应用效果产生较大影响，虽然现代科学技术不断发展，地质雷达探测、激光扫描点云等技术得到广泛应用，但是在实践过程中依然暴露出一些问题，还需要对开采智能探测进行更加深入研究，以保障获得信息数据可靠性和精准性，进而为智能化煤矿开采奠定良好基础[4]。
        3.3复杂数据分析
        考虑到矿山生产系统具有复杂性特征，在该系统实践运行过程中，会出现多种多样信息数据，如果缺乏有效技术手段对这些信息数据进行研究和分析，就无法准确把握数据信息存在关联及规律，还需要从以下几方面着手进行技术突破：（1）对多层次、多类型信息数据进行分析；（2）自动感知和匹配信息，并且自动制定相对应的策略系统；（3）结合所得到的视频内容，对相关信息进行自动识别和分析，并为科学决策制定提供支持；（4）对矿山生产过程数据进行监测，并在信息数据融合、处理中发现和处理新的问题[4-5]。
        3.4智能决策控制
        智能煤矿究其本质在于最大程度减少用人、提高生产效率和强化煤矿生产规律认知，想要达到这一效果，就需要不断提高采煤装备和智能化水平，实践过程中受到煤矿自然条件特殊性影响，开采工作存在的不可控因素非常多，如：煤矿开采过程中水文地质、顶底板围岩等会发生一系列变化，对煤炭开采效率和安全性都会造成较大影响，为此在对智慧煤矿建设过程中，还需要结合智能化煤矿开采工作实际，对智慧平台进行完善，并在具体实践中加以优化，只有这样才能够达到智能控制决策目的。
        3.5设备群网络协同控制
        现阶段，一些矿井使用以太网、无线网进行通信，会受到地下作业环境影响，导致通信延迟、中断等情况，对正常信息数据传输和快速决策制定产生不良影响，再加上网络承受能力比较差，大大降低了系统运行可靠性，还需要依赖现代先进科学技术进行优化，然而随着数据传输数量不断增加，导致该项技术还无法落实到每个环节当中，可以依托现代5G高速通信网络，对互联网+数字化矿山技术进行创新升级，使之为设备群网络协同控制提供更好服务[5]。
        结语：本文是基于对智慧煤矿与智能化开采技术要点的探讨，智慧矿山应用是煤矿行业未来发展主要方向，可以帮助煤矿行业更好实现发展目标。通过智慧煤矿建设可以带动煤炭工业技术革命，促使煤炭产业实现转型升级，而智能化开采又是智慧煤矿建设的核心，只有紧跟时代发展步伐，将数字矿山建设与煤矿技术、管理创新有效结合起来，利用现代大数据、物联网、人工智能等新型技术，才能够对传统采矿业进行改造升级，进而开创崭新智慧煤矿发展模式，促进煤矿开采更加安全、高效和绿色，煤炭产业也能获得高质量发展。
        参考文献：
        [1]苗根.智慧煤矿与智能化开采关键核心技术[J].建筑工程技术与设计,2020,(7):205.
        [2]秦飞.智慧煤矿建设与智能化开采关键核心技术分析[J].建筑工程技术与设计,2019,(32):367.
        [3]王凌然,赵亚博.智慧煤矿与智能化开采关键核心技术分析[J].百科论坛电子杂志,2019,(9):309-310.
        [4]王国法,赵国瑞,胡亚辉.5G技术在煤矿智能化中的应用展望[J].煤炭学报,2020,45(1):16-23.
        [5]吕超.煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术分析[J].建材发展导向（上）,2018,16(7):306.