智慧礦山建設及煤礦智能化開采探述

文/劉海瑞

當前隨著智能化、多元化思維方式在各行各業中的滲透和應用，礦山企業也將相關的信息技術和智能化技術滲透到了煤礦開采過程中，為礦山的智能化發展提供了有效的技術支持。為了進一步提升礦山的智能化發展水平，推動煤礦開采作業智能化開展，礦山企業還需要對目前智能化技術的應用現狀進行具體分析，準確掌握其中存在的關鍵技術，加快智慧礦山的建設步伐，推動礦山企業健康可持續發展。

煤礦智能化開采核心技術

智慧煤礦平臺的應用

智慧礦山建設過程中離不開智慧煤礦平臺的支持。要想在煤礦開采過程中充分發揮智能化煤礦的功能，需要在了解實際情況的基礎上，結合煤礦的具體發展需求以先進科學技術為載體加強智慧煤礦平臺的建設。

當前在智慧煤礦建設過程中采用的煤礦多系統集成經營平臺在運行的過程中主要以煤礦為核心發揮自身的智能化功能、傳感器功能和信息感知功能。它可以通過集成的管理平臺，開展智能化生產作業，實現對員工的有效管理。同時借助智慧煤礦平臺還可以實現對智能煤礦框架的有效構建，將煤礦生產的各個環節進行全面覆蓋，不斷強化煤礦運行的透明性，突破和改善以往智慧煤礦在建設過程中存在的資源混亂問題和數據存儲不統一的問題，這樣有效監控和管理生產過程的整個安全性以及相關的信息數據，為后續智能化煤礦的建設提供更加科學的決策依據。當前在智慧煤礦建設過程中采用的管理運營平臺具有的特點和功能主要體現在以下幾個方面。

其一，管理運營平臺的數據具備一定的完整性和規范性。平臺中的所有作業資料采用的標準格式要具有高度的統一性，資料的交換或者資料的存儲可以采用相同的形式，為后續通信工作的開展提供便利。

其二，管理運營平臺的數據存儲系統具有統一性。針對監控過程中獲取的所有數據信息都必須采用統一的存儲方式來進行存儲，這樣不僅可以確保數據的存儲質量，而且方便后續對數據進行有效查詢，有助于工作人員對數據進行更加高效、更加科學的管理，以免后續出現數據混亂的問題。

其三，管理運營平臺的數據傳送具有實時性和穩定性特征。實時傳輸相關的數據，可以突破以往數據延時的問題，方便相關決策工作的開展。平臺具有高度的穩定性能夠解決后續通信過程中出現的不穩定問題，有助于智能系統良好穩定持續性的運轉。

其四，管理運營平臺具備可配置平臺。結合操作系統的運行情況，針對其前、后兩個平臺選擇相關的裝置進行安裝，這樣既為業務邏輯以及應用程序提供了大力的支持，又進一步優化了配置的統一性。

其五，管理應用平臺通過與大數據平臺連接，可以實時訪問和全方位的管理相關的數據，不斷強化數據的可視化功能，提升數據的應用效果。

其六，管理應用平臺與相關的開放平臺結合使用，這樣可以為多種采礦設備的使用提供有效的支撐，也可以應用到不同的行業中，也可以與更先進的智能設備進行有效結合。

精準定位系統的應用

為了確保礦山開采作業能夠按照計劃逐步開展，需要在開采過程中開展準確的定位工作。但是礦山開采環境比較復雜，缺乏強烈的衛星訊號和電磁信號。這就很難在礦山開采過程中進行準確的定位和導航。

為此，在智慧礦山建設工作發展的過程中可以通過GIS定位信息系統的有效應用實現準確定位和導航。此定位系統在應用的過程中涉及的核心技術主要有五項。一是地下避障技術，二是高精度的地下定位技術，三是高速地下無線通信技術，四是地下高精度定位和高精度導航芯片技術，五是復雜磁場環境中的高精度導航技術。在以上五項核心技術的支持下，煤礦開采作業在開展的過程中能夠精確地獲取地下測距的數據，有助于煤礦開采作業的安全、高質量開展。

井下環境檢測技術的應用

一般煤礦開采作業在開展的過程中面臨的生產環境比較復雜，不僅潮濕而且艱苦，同時還存在著一定的安全隱患。為了降低安全事故發生的概率，需要在礦山生產作業開展的過程中加大對井下環境的監測力度。為此，井下環境監測技術也成了智慧礦山建設過程中的一項關鍵技術。當前在礦山環境監測過程中采用的技術主要有環境探測技術和振動探測技術，這些技術在應用過程中需要以下技術和儀器設備作為支持和輔助。

第一，特定物理環境探測儀設備；第二，采掘裝備傳感器設備；第三，煤炭探測傳感器設備。第四，高精度穿透技術。在以上關鍵技術的相互支持和相互配合下，可以實時準確的獲取井下的一些環境信息，實現對煤礦開采全過程的有效監測。

數據分析系統的應用

智慧礦山的建設離不開數據分析。當前智慧礦山在運行的過程中主要涉及了八個子系統，每個子系統生產的數據信息比較龐大，要篩選出更加有價值的數據信息，需要從技術和實踐層面入手加強對數據分析的力度。

通過數字化礦山模型的有效構建全面準確實時的分析礦山資料，并對其中存在的規則進行準確挖掘，以此實現對煤礦開采的智能化控制。同時通過對數據信息的分析，以及數據分析體系的有效構建，可以讓工作人員更加清楚認識到煤礦開采過程中存在的一些安全隱患和問題，進而制定更加科學更加針對性的措施，實現對安全隱患的有效規避，改善煤礦生產過程中存在的困難和問題，提升煤礦開采的效率和質量。

視頻監控技術的應用

當前在煤礦開采作業開展的過程中為了方便現場管理人員對井下的作業情況進行實時準確的掌握，還需要在智慧礦山建設過程中加大對視頻監控技術的應用力度。通過先進的視頻監控技術可以實時的監控礦井下的設備運行情況以及煤層的傾角變化情況，管理人員可以通過監控獲取的相關數據信息，對煤礦開采過程中發生的問題進行具體分析，進而采取有效的措施進行及時改善和解決。同時管理人員也可以通過視頻監控技術對礦井中各種傳感器的運行情況進行實時掌握，確保各種傳感器良好穩定的運行，當智能礦井在運行過程中發生故障時也可以采用人工的方式對其進行及時有效的處理，進而為礦井生產作業的正常穩定開展提供有效的保障。

智能機器人技術

智能機器人技術是智能化開采實現自動化的核心技術之一。它可以通過激光、雷達、聲納等傳感器實時采集數據，配合自主控制算法，實現機器人自主地進行采煤和支護作業，對煤礦工人作業的依賴程度大大降低。智能機器人技術的應用可以大幅提高采煤效率，降低采煤成本，同時也能減少礦工的傷亡事故，提高采煤的安全性和穩定性。

智慧礦山建設及煤礦智能化開采發展的相關路徑

重視頂層設計工作的開展

當前隨著市場競爭力越來越大，煤礦企業要想獲得長遠穩定的發展，需要加強頂層設計，必須嚴格把握好產出與投入的平衡性，根據自身的發展實際情況開展整體性規劃，通過資金的大力投入，為智慧礦山的建設提供有效的資金支持。

礦山企業要結合自身的發展理念以及智能化礦山開采技術以及相關設備的應用情況，創造有利的條件，不斷提升智能化開采的水平和質量。同時，礦山企業還要從宏觀和微觀兩個方面，進一步提升自身的工作效率。

要綜合分析企業在發展過程中存在的不足，通過會議的召開制定科學詳細的智能化開采技術和措施，明確未來智能化開采的發展趨勢，對企業當前智能化開采的發展規模和發展程度進行全面審視，積極鼓勵相關的工作人員在智慧礦山建設方面充分發揮自身的創新能力，對現有的智能化設備功能進行不斷拓展，全面提升煤礦的智能化開采技術的水平，強化智慧礦山建設的效果。

此外，礦山企業在智慧礦山建設的過程中，還需要根據國家或者地方的供需發展情況，對各種先進的手段進行科學合理的應用，以此來達到供需平衡，全面提升礦山企業的經營效益，實現對礦山開采技術以及相關設備的更新換代，推動智慧礦山建設的創新發展。

加大智能化建設的投資力度

第一，重視無人化綜采工作面系統的建設。礦業公司在煤炭開采過程中已經對智能化綜采工作面系統進行了熟練應用，不過在當前科學技術飛速發展的背景下，還需要礦山企業在明確和掌握煤層條件以及地質條件的基礎上，充分發揮當代社會先進智能化技術以及網絡技術和大數據技術的優勢，實現對無人化綜采開采系統的科學合理建設和優化。在無人化綜采開采系統的支持下，可以實現對勞動用工情況的進一步優化。相比傳統的綜采工作面，無人化綜采開采系統在運行的過程中，不僅可以確保煤礦開采的作業循環與煤礦開采的日產量達到同等水平，而且還可以節省大量的勞動用工，有效的提高了煤礦開采的效率和質量，進一步節省了煤礦企業的成本支出，提高了煤礦企業的生產效率。

第二，重視人機協同掘錨一體系統的建設。企業可以在建設快速掘進掘錨一體化平臺的基礎上，借助當代社會先進的智能化技術和網絡信息技術，在開采過程中加大對成熟輔助系統的應用力度，比如混凝土底板施工技術、自動抽排水技術和自動噴漿技術等等，實現對人機協同快速掘進掘錨一體系統的有效建設。在以上系統的支持下，礦山企業在生產作業開展的過程中能夠同時開展支護作業和割煤作業。相比傳統的綜掘掘進系統，此系統在應用的過程中能夠確保掘錨機保持連續向前的狀態，不僅實現了煤礦企業生產時長的增加，而且還進一步提高了煤礦企業的生產效率。同時在此系統的支持下還可以通過遠程操控技術以及無線傳輸技術的科學合理應用實現掘錨機的無線遙控操作，這不僅有效的避免了高風險高危害生產作業所帶來的人員傷害，而且降低了工作人員的勞動強度，實現了用工效率的進一步優化和提升。

第三，重視智能皮帶運輸控制系統的建設。當前礦山企業可以在現有皮帶運輸系統的基礎上，通過對巡檢機器人技術以及網絡信息技術和傳感器系統的科學合理應用，實現對智能化皮帶運輸系統的建設。目前自動化皮帶運輸系統在先進在線監測系統的輔助下可以在地面遠程集中控制原煤運輸皮帶，實現了機器人換人，降低了崗位的危險系數。工作人員可以通過無線信號收集相關的圖像和數據，巡檢整個生產過程。針對其中存在的異常信息情況，機器人會以報警的形式告知工作人員，并對故障位置進行準確定位，有效的保障了生產作業的質量和連續性。

第四，重視智能輔助生產系統的建設。根據當前礦山企業的發展情況以及煤礦開采的實際情況，在智慧礦山建設工作開展的過程中需要加強對如下幾個智能輔助生產系統的建設力度。一是砌密閉及防火墻系統；二是自動排水系統；三是無人智能變電硐室；四是吸污、抑塵、清掃系統；五是掏槽機器人系統等等。降低人工投入量，提高生產的智能化水平。

第五，重視一通三防智能管控系統的建設。當前礦山企業在智慧礦山建設工作開展的過程中不僅要在線實時監測瓦斯和粉塵情況，而且還要進行光纖測溫，進一步提升監測監控系統的智能化水平，努力打造一個無人化的智能化的一通三防監測監控系統，全面提升煤礦的智能化開采水平。

重視加強提升系統模塊的建設

當前在智慧礦山建設工作開展的過程中，要想實現煤礦開采的智能化發展，需要礦山企業實時監測相關的數據，比如提升機的油壓數據、提升機的速度電流數據、提升機的位置、加速度數據、提升機的能耗和具體的提升量數據等等，通過對以上數據的了解，實現對提升機運行數據模型的有效構建。借助先進的大數據技術實現對提升機運行數據的實時采集和監控，并對其進行科學合理的診斷，制定有效的措施，不斷優化和提升提升機的工作效率和工作質量。在優化和建設提升系統模塊的過程中，需要從以下幾個維度進行具體分析和研究。一為提升井提升量；二為班組報表。三為提升速度；四為提升日報表；五為皮帶的運行時間。通過對各井提升情況的了解和掌握，實現對提升量等相關數據的統計和分析，進而對主井提升情況進行迅速掌握，最后以報表的形式進行輸出。以分區表的形式對相關的數據信息進行有效存儲，方便工作人員后期進行高效率準確性的查詢?？偨Y提升機的故障規律，開展科學的維護工作，降低提升機的能耗，實現對提升機提升位置和速度的準確控制。

綜上所述，當前礦山企業要想獲得長遠穩定的發展，需要在自身轉型和升級的過程中，加大對智能化技術的應用力度，通過智慧礦山建設工作的開展以及煤礦智能化開采技術的科學合理應用，實現對智能礦山運營模式的不斷優化，改善以往煤礦開采過程中存在的人工投入過大、生產效率低，安全隱患多的問題，降低煤礦開采的風險與危害，促進煤礦開采工作安全高質量開展，提升煤礦開采的智能化水平，增加礦山企業的經營效益，推動礦山企業向智能化、規范化方向發展。