智慧矿山建设及煤矿智能化开采探述

文/刘海瑞

当前随着智能化、多元化思维方式在各行各业中的渗透和应用，矿山企业也将相关的信息技术和智能化技术渗透到了煤矿开采过程中，为矿山的智能化发展提供了有效的技术支持。为了进一步提升矿山的智能化发展水平，推动煤矿开采作业智能化开展，矿山企业还需要对目前智能化技术的应用现状进行具体分析，准确掌握其中存在的关键技术，加快智慧矿山的建设步伐，推动矿山企业健康可持续发展。

煤矿智能化开采核心技术

智慧煤矿平台的应用

智慧矿山建设过程中离不开智慧煤矿平台的支持。要想在煤矿开采过程中充分发挥智能化煤矿的功能，需要在了解实际情况的基础上，结合煤矿的具体发展需求以先进科学技术为载体加强智慧煤矿平台的建设。

当前在智慧煤矿建设过程中采用的煤矿多系统集成经营平台在运行的过程中主要以煤矿为核心发挥自身的智能化功能、传感器功能和信息感知功能。它可以通过集成的管理平台，开展智能化生产作业，实现对员工的有效管理。同时借助智慧煤矿平台还可以实现对智能煤矿框架的有效构建，将煤矿生产的各个环节进行全面覆盖，不断强化煤矿运行的透明性，突破和改善以往智慧煤矿在建设过程中存在的资源混乱问题和数据存储不统一的问题，这样有效监控和管理生产过程的整个安全性以及相关的信息数据，为后续智能化煤矿的建设提供更加科学的决策依据。当前在智慧煤矿建设过程中采用的管理运营平台具有的特点和功能主要体现在以下几个方面。

其一，管理运营平台的数据具备一定的完整性和规范性。平台中的所有作业资料采用的标准格式要具有高度的统一性，资料的交换或者资料的存储可以采用相同的形式，为后续通信工作的开展提供便利。

其二，管理运营平台的数据存储系统具有统一性。针对监控过程中获取的所有数据信息都必须采用统一的存储方式来进行存储，这样不仅可以确保数据的存储质量，而且方便后续对数据进行有效查询，有助于工作人员对数据进行更加高效、更加科学的管理，以免后续出现数据混乱的问题。

其三，管理运营平台的数据传送具有实时性和稳定性特征。实时传输相关的数据，可以突破以往数据延时的问题，方便相关决策工作的开展。平台具有高度的稳定性能够解决后续通信过程中出现的不稳定问题，有助于智能系统良好稳定持续性的运转。

其四，管理运营平台具备可配置平台。结合操作系统的运行情况，针对其前、后两个平台选择相关的装置进行安装，这样既为业务逻辑以及应用程序提供了大力的支持，又进一步优化了配置的统一性。

其五，管理应用平台通过与大数据平台连接，可以实时访问和全方位的管理相关的数据，不断强化数据的可视化功能，提升数据的应用效果。

其六，管理应用平台与相关的开放平台结合使用，这样可以为多种采矿设备的使用提供有效的支撑，也可以应用到不同的行业中，也可以与更先进的智能设备进行有效结合。

精准定位系统的应用

为了确保矿山开采作业能够按照计划逐步开展，需要在开采过程中开展准确的定位工作。但是矿山开采环境比较复杂，缺乏强烈的卫星讯号和电磁信号。这就很难在矿山开采过程中进行准确的定位和导航。

为此，在智慧矿山建设工作发展的过程中可以通过GIS定位信息系统的有效应用实现准确定位和导航。此定位系统在应用的过程中涉及的核心技术主要有五项。一是地下避障技术，二是高精度的地下定位技术，三是高速地下无线通信技术，四是地下高精度定位和高精度导航芯片技术，五是复杂磁场环境中的高精度导航技术。在以上五项核心技术的支持下，煤矿开采作业在开展的过程中能够精确地获取地下测距的数据，有助于煤矿开采作业的安全、高质量开展。

井下环境检测技术的应用

一般煤矿开采作业在开展的过程中面临的生产环境比较复杂，不仅潮湿而且艰苦，同时还存在着一定的安全隐患。为了降低安全事故发生的概率，需要在矿山生产作业开展的过程中加大对井下环境的监测力度。为此，井下环境监测技术也成了智慧矿山建设过程中的一项关键技术。当前在矿山环境监测过程中采用的技术主要有环境探测技术和振动探测技术，这些技术在应用过程中需要以下技术和仪器设备作为支持和辅助。

第一，特定物理环境探测仪设备；第二，采掘装备传感器设备；第三，煤炭探测传感器设备。第四，高精度穿透技术。在以上关键技术的相互支持和相互配合下，可以实时准确的获取井下的一些环境信息，实现对煤矿开采全过程的有效监测。

数据分析系统的应用

智慧矿山的建设离不开数据分析。当前智慧矿山在运行的过程中主要涉及了八个子系统，每个子系统生产的数据信息比较庞大，要筛选出更加有价值的数据信息，需要从技术和实践层面入手加强对数据分析的力度。

通过数字化矿山模型的有效构建全面准确实时的分析矿山资料，并对其中存在的规则进行准确挖掘，以此实现对煤矿开采的智能化控制。同时通过对数据信息的分析，以及数据分析体系的有效构建，可以让工作人员更加清楚认识到煤矿开采过程中存在的一些安全隐患和问题，进而制定更加科学更加针对性的措施，实现对安全隐患的有效规避，改善煤矿生产过程中存在的困难和问题，提升煤矿开采的效率和质量。

视频监控技术的应用

当前在煤矿开采作业开展的过程中为了方便现场管理人员对井下的作业情况进行实时准确的掌握，还需要在智慧矿山建设过程中加大对视频监控技术的应用力度。通过先进的视频监控技术可以实时的监控矿井下的设备运行情况以及煤层的倾角变化情况，管理人员可以通过监控获取的相关数据信息，对煤矿开采过程中发生的问题进行具体分析，进而采取有效的措施进行及时改善和解决。同时管理人员也可以通过视频监控技术对矿井中各种传感器的运行情况进行实时掌握，确保各种传感器良好稳定的运行，当智能矿井在运行过程中发生故障时也可以采用人工的方式对其进行及时有效的处理，进而为矿井生产作业的正常稳定开展提供有效的保障。

智能机器人技术

智能机器人技术是智能化开采实现自动化的核心技术之一。它可以通过激光、雷达、声纳等传感器实时采集数据，配合自主控制算法，实现机器人自主地进行采煤和支护作业，对煤矿工人作业的依赖程度大大降低。智能机器人技术的应用可以大幅提高采煤效率，降低采煤成本，同时也能减少矿工的伤亡事故，提高采煤的安全性和稳定性。

智慧矿山建设及煤矿智能化开采发展的相关路径

重视顶层设计工作的开展

当前随着市场竞争力越来越大，煤矿企业要想获得长远稳定的发展，需要加强顶层设计，必须严格把握好产出与投入的平衡性，根据自身的发展实际情况开展整体性规划，通过资金的大力投入，为智慧矿山的建设提供有效的资金支持。

矿山企业要结合自身的发展理念以及智能化矿山开采技术以及相关设备的应用情况，创造有利的条件，不断提升智能化开采的水平和质量。同时，矿山企业还要从宏观和微观两个方面，进一步提升自身的工作效率。

要综合分析企业在发展过程中存在的不足，通过会议的召开制定科学详细的智能化开采技术和措施，明确未来智能化开采的发展趋势，对企业当前智能化开采的发展规模和发展程度进行全面审视，积极鼓励相关的工作人员在智慧矿山建设方面充分发挥自身的创新能力，对现有的智能化设备功能进行不断拓展，全面提升煤矿的智能化开采技术的水平，强化智慧矿山建设的效果。

此外，矿山企业在智慧矿山建设的过程中，还需要根据国家或者地方的供需发展情况，对各种先进的手段进行科学合理的应用，以此来达到供需平衡，全面提升矿山企业的经营效益，实现对矿山开采技术以及相关设备的更新换代，推动智慧矿山建设的创新发展。

加大智能化建设的投资力度

第一，重视无人化综采工作面系统的建设。矿业公司在煤炭开采过程中已经对智能化综采工作面系统进行了熟练应用，不过在当前科学技术飞速发展的背景下，还需要矿山企业在明确和掌握煤层条件以及地质条件的基础上，充分发挥当代社会先进智能化技术以及网络技术和大数据技术的优势，实现对无人化综采开采系统的科学合理建设和优化。在无人化综采开采系统的支持下，可以实现对劳动用工情况的进一步优化。相比传统的综采工作面，无人化综采开采系统在运行的过程中，不仅可以确保煤矿开采的作业循环与煤矿开采的日产量达到同等水平，而且还可以节省大量的劳动用工，有效的提高了煤矿开采的效率和质量，进一步节省了煤矿企业的成本支出，提高了煤矿企业的生产效率。

第二，重视人机协同掘锚一体系统的建设。企业可以在建设快速掘进掘锚一体化平台的基础上，借助当代社会先进的智能化技术和网络信息技术，在开采过程中加大对成熟辅助系统的应用力度，比如混凝土底板施工技术、自动抽排水技术和自动喷浆技术等等，实现对人机协同快速掘进掘锚一体系统的有效建设。在以上系统的支持下，矿山企业在生产作业开展的过程中能够同时开展支护作业和割煤作业。相比传统的综掘掘进系统，此系统在应用的过程中能够确保掘锚机保持连续向前的状态，不仅实现了煤矿企业生产时长的增加，而且还进一步提高了煤矿企业的生产效率。同时在此系统的支持下还可以通过远程操控技术以及无线传输技术的科学合理应用实现掘锚机的无线遥控操作，这不仅有效的避免了高风险高危害生产作业所带来的人员伤害，而且降低了工作人员的劳动强度，实现了用工效率的进一步优化和提升。

第三，重视智能皮带运输控制系统的建设。当前矿山企业可以在现有皮带运输系统的基础上，通过对巡检机器人技术以及网络信息技术和传感器系统的科学合理应用，实现对智能化皮带运输系统的建设。目前自动化皮带运输系统在先进在线监测系统的辅助下可以在地面远程集中控制原煤运输皮带，实现了机器人换人，降低了岗位的危险系数。工作人员可以通过无线信号收集相关的图像和数据，巡检整个生产过程。针对其中存在的异常信息情况，机器人会以报警的形式告知工作人员，并对故障位置进行准确定位，有效的保障了生产作业的质量和连续性。

第四，重视智能辅助生产系统的建设。根据当前矿山企业的发展情况以及煤矿开采的实际情况，在智慧矿山建设工作开展的过程中需要加强对如下几个智能辅助生产系统的建设力度。一是砌密闭及防火墙系统；二是自动排水系统；三是无人智能变电硐室；四是吸污、抑尘、清扫系统；五是掏槽机器人系统等等。降低人工投入量，提高生产的智能化水平。

第五，重视一通三防智能管控系统的建设。当前矿山企业在智慧矿山建设工作开展的过程中不仅要在线实时监测瓦斯和粉尘情况，而且还要进行光纤测温，进一步提升监测监控系统的智能化水平，努力打造一个无人化的智能化的一通三防监测监控系统，全面提升煤矿的智能化开采水平。

重视加强提升系统模块的建设

当前在智慧矿山建设工作开展的过程中，要想实现煤矿开采的智能化发展，需要矿山企业实时监测相关的数据，比如提升机的油压数据、提升机的速度电流数据、提升机的位置、加速度数据、提升机的能耗和具体的提升量数据等等，通过对以上数据的了解，实现对提升机运行数据模型的有效构建。借助先进的大数据技术实现对提升机运行数据的实时采集和监控，并对其进行科学合理的诊断，制定有效的措施，不断优化和提升提升机的工作效率和工作质量。在优化和建设提升系统模块的过程中，需要从以下几个维度进行具体分析和研究。一为提升井提升量；二为班组报表。三为提升速度；四为提升日报表；五为皮带的运行时间。通过对各井提升情况的了解和掌握，实现对提升量等相关数据的统计和分析，进而对主井提升情况进行迅速掌握，最后以报表的形式进行输出。以分区表的形式对相关的数据信息进行有效存储，方便工作人员后期进行高效率准确性的查询。总结提升机的故障规律，开展科学的维护工作，降低提升机的能耗，实现对提升机提升位置和速度的准确控制。

综上所述，当前矿山企业要想获得长远稳定的发展，需要在自身转型和升级的过程中，加大对智能化技术的应用力度，通过智慧矿山建设工作的开展以及煤矿智能化开采技术的科学合理应用，实现对智能矿山运营模式的不断优化，改善以往煤矿开采过程中存在的人工投入过大、生产效率低，安全隐患多的问题，降低煤矿开采的风险与危害，促进煤矿开采工作安全高质量开展，提升煤矿开采的智能化水平，增加矿山企业的经营效益，推动矿山企业向智能化、规范化方向发展。