導(dǎo)語(yǔ)：煤礦智能化開(kāi)采關(guān)鍵核心技術(shù)探析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭行業(yè)的發(fā)展速度也得到了進(jìn)一步提高，但目前煤炭開(kāi)采過(guò)程中還存在許多突出問(wèn)題，一定程度上影響和制約了煤炭行業(yè)的發(fā)展。為解決目前煤炭開(kāi)采過(guò)程中存在的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)對(duì)煤炭開(kāi)采工作的核心技術(shù)進(jìn)行分析研究和創(chuàng)新，這樣才能夠有效地解決開(kāi)采過(guò)程中的問(wèn)題。本文章通過(guò)對(duì)煤礦智能化開(kāi)采關(guān)鍵核心技術(shù)進(jìn)行分析研究，提出解決對(duì)策，旨在為煤炭行業(yè)的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：智慧煤礦；智能化開(kāi)采；關(guān)鍵核心技術(shù)

由于在煤炭生產(chǎn)和利用過(guò)程當(dāng)中對(duì)環(huán)境造成了很大的危害，因此在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中消除煤炭這一危害，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展是煤炭未來(lái)發(fā)展的主要目標(biāo)。這一發(fā)展目標(biāo)也要求了傳統(tǒng)的煤炭發(fā)展方式和傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式需要進(jìn)行生產(chǎn)的變革，實(shí)現(xiàn)安全高效綠色的煤炭開(kāi)采。因此本篇文章通過(guò)對(duì)煤礦與智能化開(kāi)采關(guān)鍵核心技術(shù)進(jìn)行分析研究，對(duì)于煤炭行業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)具有非常重要的意義。

1進(jìn)行煤礦的智能化開(kāi)采的重要性

（1）在世界上煤炭資源仍舊占據(jù)著非常重要的地位。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，目前世界能源結(jié)構(gòu)正在朝著新能源的方向發(fā)展，但是化石能源在整體能源結(jié)構(gòu)當(dāng)中還站著非常大的比重，仍在能源框架當(dāng)中占據(jù)著主體的地位，發(fā)揮著非常重要的作用。就比如說(shuō)在16年的全國(guó)能源使用情況的調(diào)查中，能夠明顯的發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的化石能源仍舊占據(jù)能源結(jié)構(gòu)的85.5%。另外對(duì)我國(guó)的能源使用情況進(jìn)行調(diào)查和顯示也能夠發(fā)現(xiàn)，從12年到16年，我國(guó)化石能源一直保持在能源結(jié)構(gòu)的60%以上。有關(guān)專(zhuān)家也對(duì)我國(guó)能源消費(fèi)情況進(jìn)行了預(yù)測(cè)，明確了在未來(lái)20年左右化石能源的消耗地位是無(wú)法進(jìn)行改變的。（2）在化石能源開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中面臨著非常多的難題，存在著巨大的挑戰(zhàn)。在我國(guó)化石能源開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中，大多煤礦還是按照礦井開(kāi)采為主要的開(kāi)采方式來(lái)進(jìn)行煤礦的開(kāi)采工作，但是許多煤礦內(nèi)部的構(gòu)造十分復(fù)雜，不僅包括煤礦，還存在著許多地下水，瓦斯，煤塵，頂板等自然災(zāi)害問(wèn)題，這些問(wèn)題不僅影響著能源的開(kāi)采工作，而且這些問(wèn)題的存在對(duì)于人員在進(jìn)行煤礦開(kāi)采工作來(lái)說(shuō)也產(chǎn)生了巨大的安全威脅。就在2019年上半年，全國(guó)煤礦企業(yè)共發(fā)生事故67起，死亡108人。其中：安全生產(chǎn)事故66起，死亡103人；意外事件1起，死亡5人。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，煤礦安全問(wèn)題以及煤礦事故受到越來(lái)越多人的關(guān)心和重視，這也對(duì)煤礦開(kāi)采工作提出了更高的要求，許多煤礦也因此對(duì)生產(chǎn)技術(shù)和開(kāi)采方式進(jìn)行了提升和變革，以此來(lái)減少煤礦開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中事故的發(fā)生，提高煤礦開(kāi)采的安全性。

2智慧煤礦和智能化開(kāi)采的關(guān)鍵核心技術(shù)

2.1地下開(kāi)采裝備需要具備精確的定位和導(dǎo)航功能。在智能煤礦和智能化開(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中，精確地定位和導(dǎo)航，是保證煤礦順利開(kāi)采正常掘進(jìn)的重要保障。只有通過(guò)地下開(kāi)采定位導(dǎo)航模型才能夠保障在實(shí)際的煤礦開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中相關(guān)設(shè)備能夠?qū)﹂_(kāi)采路線(xiàn)進(jìn)行明確的定位和測(cè)量，設(shè)備也能夠嚴(yán)格按照路線(xiàn)機(jī)型煤礦的開(kāi)采。但是在實(shí)際的地下煤礦開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中，由于地下環(huán)境較為復(fù)雜，而且封閉的地下環(huán)境也阻擋了信號(hào)的傳遞，因此實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位和精確的導(dǎo)航難度較大。在目前的地下煤礦開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中，一般是通過(guò)GIS地理信息的系統(tǒng)導(dǎo)航等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的定位和導(dǎo)航，但是該技術(shù)的應(yīng)用還存在許多問(wèn)題。比如說(shuō)該技術(shù)的成本投入較高，而且精度不夠高，對(duì)于一些復(fù)雜磁場(chǎng)環(huán)境下的煤礦無(wú)法進(jìn)行精確的導(dǎo)航。核心芯片的技術(shù)不夠高，對(duì)于局部的定位不夠準(zhǔn)確。在井下還只能使用4G的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，5G的高速無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)還未被突破。目前在礦井下的定位系統(tǒng)還不夠精準(zhǔn)。并且在井下的導(dǎo)航還無(wú)法對(duì)障礙進(jìn)行躲避。在進(jìn)行煤礦挖掘過(guò)程當(dāng)中，掘進(jìn)機(jī)還無(wú)法進(jìn)行精確的制導(dǎo)。在該技術(shù)當(dāng)中輔助無(wú)人駕駛系統(tǒng)還未進(jìn)行開(kāi)發(fā)。這也需要研究人員針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行深入的分析研究，早日找到技術(shù)突破點(diǎn)，促進(jìn)該技術(shù)的發(fā)展。2.2在開(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中應(yīng)用智能探測(cè)技術(shù)。在煤礦開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中的智能探測(cè)技術(shù)主要分為3種。（1）煤巖分界技術(shù)。該技術(shù)是利用單天線(xiàn)和多普勒雷達(dá)的脈沖來(lái)進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送和接收，工作信號(hào)在接觸到煤巖層的過(guò)程當(dāng)中信號(hào)會(huì)減弱，而且會(huì)反射回發(fā)射區(qū)域。通過(guò)這一方式就能夠?qū)⒚簩雍蛶r層進(jìn)行區(qū)分。在判斷的過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)反射波的波長(zhǎng)和頻率來(lái)判斷煤層和巖層的分界面，但是反射波的波長(zhǎng)和頻率會(huì)受到發(fā)射波的影響，也會(huì)受到煤層厚度的影響。（2）煤矸放落自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。煤矸放落自動(dòng)識(shí)別技術(shù)能夠?qū)γ簩拥V物質(zhì)的成分進(jìn)行分析，但是該技術(shù)在實(shí)際操作過(guò)程當(dāng)中一直存在著技術(shù)方面的難題。該技術(shù)實(shí)際上是利用飛秒脈沖產(chǎn)生的電場(chǎng)來(lái)對(duì)礦層的物質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和鑒定，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，由于技術(shù)難度較大，因此很難進(jìn)行操作。（3）超前探測(cè)技術(shù)。該技術(shù)在使用過(guò)程當(dāng)中的精確度較高，能夠得到較為精確的結(jié)果，也不用事先對(duì)物質(zhì)的成分進(jìn)行分析，使用范圍也較廣，在多種條件下都能夠進(jìn)行使用。2.3在進(jìn)行開(kāi)采工作時(shí)，設(shè)備故障自動(dòng)化處理過(guò)程中存在的問(wèn)題。在煤炭進(jìn)行自動(dòng)化智能開(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中，保障設(shè)備能夠連續(xù)自動(dòng)的進(jìn)行開(kāi)采，設(shè)備能夠可靠的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)是自動(dòng)化智能開(kāi)采的核心內(nèi)容。然而在實(shí)際的開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中難免會(huì)出現(xiàn)設(shè)備的故障，在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的原因，及時(shí)的進(jìn)行自動(dòng)化處理，保持設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行是自動(dòng)化開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中技術(shù)上的難題。在以往的自動(dòng)化智能開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中，一般是針對(duì)某一設(shè)備的某一故障問(wèn)題進(jìn)行有針對(duì)性的研究，然后設(shè)計(jì)相關(guān)的技術(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題，但是對(duì)工作面可能出現(xiàn)的問(wèn)題以及自動(dòng)化處理沒(méi)有進(jìn)行過(guò)深入的分析和研究。這種情況也嚴(yán)重影響了設(shè)備故障自動(dòng)化處理的發(fā)展，也限制了智能化煤礦開(kāi)采的進(jìn)步。2.4張家峁煤礦智能化工作面開(kāi)采實(shí)踐。陜北礦業(yè)張家峁公司是陜煤集團(tuán)陜北礦區(qū)規(guī)劃的一個(gè)智慧礦井示范點(diǎn)，14210綜采工作面是該礦的第一個(gè)智能化工作面。在工作面開(kāi)采過(guò)程中就遇到了上述所遇到的導(dǎo)航定位的準(zhǔn)確性、煤巖探測(cè)局限性、智能化設(shè)備的故障處理的及時(shí)性以及智能設(shè)備對(duì)工作面環(huán)境的適應(yīng)性等問(wèn)題。導(dǎo)航準(zhǔn)確性：14210工作面巷道的規(guī)劃和掘進(jìn)方向時(shí)通過(guò)通過(guò)GIS地理信息的系統(tǒng)導(dǎo)航來(lái)實(shí)現(xiàn)的定位和導(dǎo)航，由于受精度不夠高和井下磁場(chǎng)的影響未能準(zhǔn)確定位，使得工作面巷道有部分地段巷道不直、高低落差較大，為工作面的推采造成一定影響。煤巖探測(cè)的局限性：14210工作面煤機(jī)上采用了煤巖分離技術(shù)來(lái)保證煤機(jī)不割頂割底，從而保證煤質(zhì)，在生產(chǎn)過(guò)程中由于煤層中有3層夾矸和煤層的賦存有小幅起伏導(dǎo)致信號(hào)傳遞的缺失和減弱，以至于在推采過(guò)程中不能夠有效的對(duì)煤巖探測(cè)。智能化設(shè)備故障處理及時(shí)性：由于14210綜采工作面智能化設(shè)備在出現(xiàn)故障時(shí)未能夠準(zhǔn)確及時(shí)的反映出問(wèn)題的原因和故障點(diǎn)位置，在推采60m時(shí)由于智能設(shè)備故障未能及時(shí)排查和處理，影響48小時(shí)。因此智能化設(shè)備故障排除的及時(shí)性是制約工作面的高效生產(chǎn)的一個(gè)因素。智能設(shè)備對(duì)采場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性：14210工作面在初采期間，80～174架底板較軟，液壓支架的智能系統(tǒng)未能很好適應(yīng)環(huán)境，導(dǎo)致連續(xù)5天左右支架下扎，造成工作面大腳前煤泥多，自動(dòng)拉架控制實(shí)現(xiàn)效果較差，整個(gè)智能化運(yùn)轉(zhuǎn)受影響。因此，智慧煤礦和智能化開(kāi)采的關(guān)鍵核心技術(shù)需要在實(shí)踐中不斷探索和優(yōu)化。

3在智慧煤礦和智能化開(kāi)采過(guò)程中提出以下幾點(diǎn)解決對(duì)策

為了促進(jìn)智慧煤礦和智能化煤礦的開(kāi)采，提出以下幾點(diǎn)解決對(duì)策。（1）提高數(shù)據(jù)的獲取和利用率，在煤礦開(kāi)采的工作面，利用精度較高的儀器和設(shè)備，構(gòu)造更加完善的數(shù)字化模型來(lái)獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)。充分利用所獲取的數(shù)據(jù)在井下對(duì)設(shè)備進(jìn)行精確的定位和導(dǎo)航。（2）使設(shè)備擁有智能決策的能力。提高設(shè)備的自主學(xué)習(xí)能力，這樣能夠有效地提高設(shè)備的智能化開(kāi)采水平和效率。（3）對(duì)技術(shù)設(shè)備進(jìn)行研發(fā)。對(duì)于一些關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行攻克，對(duì)于不適合進(jìn)行煤礦開(kāi)采的設(shè)備，或者是已經(jīng)落后的設(shè)備進(jìn)行淘汰，選用更加先進(jìn)的設(shè)備進(jìn)行煤礦的開(kāi)采工作。對(duì)傳統(tǒng)的煤礦開(kāi)采方式和生產(chǎn)模式進(jìn)行改革。應(yīng)用智能化一體化的開(kāi)采方案來(lái)進(jìn)行煤礦的開(kāi)采，這樣也能夠解決市場(chǎng)發(fā)展不平衡的問(wèn)題。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于煤炭行業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，智慧煤礦的發(fā)展和建立是該行業(yè)發(fā)展史上的一次技術(shù)革命，也是該行業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo)。在進(jìn)行智慧煤礦的建立過(guò)程當(dāng)中，智能化開(kāi)采是非常重要的核心技術(shù)。因此在新時(shí)代的發(fā)展下，應(yīng)當(dāng)總結(jié)過(guò)往發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，利用目前的新技術(shù)新科技不斷提高核心技術(shù)水平。并且建立數(shù)字化的礦山，在開(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中，將高效開(kāi)發(fā)的技術(shù)和清潔技術(shù)進(jìn)行結(jié)合和創(chuàng)新對(duì)管理部門(mén)進(jìn)行改革，運(yùn)用信息化，數(shù)字化等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的煤炭行業(yè)進(jìn)行改造和創(chuàng)新。這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)智慧煤礦的高效綠色發(fā)展，促進(jìn)煤炭行業(yè)的進(jìn)步，為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供有利的支持。

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作者:段志強(qiáng) 單位:陜煤集團(tuán)神木張家峁礦業(yè)有限公司