煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

2021-01-14 17:05:48 來(lái)源：科學(xué)與技術(shù) 瀏覽量：2949

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煤礦產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展引進(jìn)了越來(lái)越多的現(xiàn)代化技術(shù)，而本身的開(kāi)采技術(shù)也在不斷開(kāi)發(fā)與完善，但整體發(fā)展仍然需要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的趨向與要求，煤礦開(kāi)采已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了基本的機(jī)械化，而信息化智能化則是當(dāng)下時(shí)代發(fā)展的主流，各個(gè)行業(yè)都在不斷提高自身的智能化和信息化水平，從而加強(qiáng)生產(chǎn)效率。在“十三五”期間，我國(guó)的煤礦行業(yè)也成功攻克了智能化開(kāi)采技術(shù)難關(guān)，研發(fā)出綜采成套智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人現(xiàn)場(chǎng)操作的智能化開(kāi)采作業(yè)。但受到工作面的影響，一些地質(zhì)條件和開(kāi)采條件較差的環(huán)境則無(wú)法充分適應(yīng)，因此也需要進(jìn)一步改善，提高智能化開(kāi)采技術(shù)手段的適應(yīng)性。
1煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)研究現(xiàn)狀
對(duì)比外國(guó)一些發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)煤礦綜采工作面智能化開(kāi)采技術(shù)呈現(xiàn)出一定的滯后性。通過(guò)數(shù)年的發(fā)展之后，國(guó)內(nèi)第一次研制出煤礦綜采工作面智能化開(kāi)采技術(shù)?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)很多大型的煤礦均運(yùn)用了煤礦綜采工作面智能化開(kāi)采技術(shù)，借助此項(xiàng)措施，不僅增加了日產(chǎn)量，提升了相應(yīng)的開(kāi)采率，而且依靠有關(guān)智能化監(jiān)測(cè)方式，使煤礦開(kāi)采的時(shí)間得以延長(zhǎng)。近些年來(lái)，煤炭開(kāi)采技術(shù)得到了飛速發(fā)展，使煤礦自動(dòng)化開(kāi)采效率與安全性得到有效提升。在此過(guò)程當(dāng)中，煤礦開(kāi)采技術(shù)逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化，相關(guān)設(shè)施的利用率也獲得了提升，降低了傷亡事故的發(fā)生幾率。比如，單機(jī)自動(dòng)化能力得到增強(qiáng)，使煤礦綜采工作面智能化開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展更加順利。結(jié)合具體的國(guó)情情況，加快煤礦綜采工作面智能化開(kāi)采技術(shù)的研發(fā)速度勢(shì)在必行。從當(dāng)前的情況來(lái)看，遠(yuǎn)程管控采煤技術(shù)、智能無(wú)人采煤技術(shù)等都是主要的研究技術(shù)內(nèi)容[1]。通常情況下，煤礦綜采工作面所處的環(huán)境十分復(fù)雜，而大多數(shù)的煤礦綜采工作面相應(yīng)的空間十分狹小，溫度與濕度均很高，并且存在著大量的煤塵。有關(guān)技術(shù)人員操控相關(guān)設(shè)備的過(guò)程當(dāng)中，一旦碰到瓦斯煤塵爆炸、透水等故障的時(shí)候，將導(dǎo)致傷亡事故的發(fā)生。鑒于煤礦綜采工作面相應(yīng)的設(shè)備系統(tǒng)非常復(fù)雜，從前所運(yùn)用的人為操控方式，顯然無(wú)法避免產(chǎn)生操控不當(dāng)?shù)那闆r發(fā)生，導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備的安全性無(wú)法獲得保障，并且不同設(shè)備的運(yùn)用與監(jiān)控的過(guò)程中，保持彼此獨(dú)立的運(yùn)行狀態(tài)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)相互結(jié)合，達(dá)到集中化處理有關(guān)數(shù)據(jù)信息的目的。因此，對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，注重煤礦綜采工作面智能開(kāi)采技術(shù)十分必要，一方面，有助于減少相關(guān)工作人員的工作任務(wù)量；另一方面，達(dá)到了集中化管控與監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)信息的效果，保證一定的生產(chǎn)安全。
2 在開(kāi)采的過(guò)程中應(yīng)用智能探測(cè)技術(shù)
2.1設(shè)備故障自動(dòng)化處理
在實(shí)際的開(kāi)采過(guò)程中，不可避免地會(huì)發(fā)生設(shè)備故障等問(wèn)題。如何在設(shè)備故障發(fā)生時(shí)及時(shí)確定故障位置并有效解決故障，進(jìn)行自動(dòng)化處理是人們面對(duì)的技術(shù)難題。在以往的智能化開(kāi)采過(guò)程中，人們往往針對(duì)特定問(wèn)題進(jìn)行深入的研究與思考，提出對(duì)應(yīng)的問(wèn)題。但對(duì)于工作面發(fā)生的問(wèn)題，由于時(shí)間的關(guān)系，人們無(wú)法進(jìn)行深入的研究與分析。這也限制了智能煤礦的發(fā)展。
2.2煤礦開(kāi)采定位系統(tǒng)
煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)創(chuàng)新中，在智能化平臺(tái)中融入開(kāi)采定位系統(tǒng)，針對(duì)煤礦開(kāi)采計(jì)劃，準(zhǔn)確定位，保證開(kāi)采計(jì)劃順利進(jìn)行。礦井中電磁信號(hào)微弱，不能及時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，這方面為煤礦開(kāi)采定位增加了難度。精準(zhǔn)定位系統(tǒng)，以ＧＩＳ定位信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，增加高精度磁場(chǎng)導(dǎo)航技術(shù)、井下高精度定位技術(shù)、局部定位導(dǎo)航技術(shù)、高速無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)等，提高礦井開(kāi)采定位精準(zhǔn)性，獲取更加精確的定位數(shù)據(jù)，為煤礦開(kāi)采計(jì)劃的順利完成，開(kāi)采精準(zhǔn)度與效率提高提供技術(shù)支持。比如此次煤礦智能化開(kāi)采中，利用ＧＩＳ技術(shù)結(jié)合ＲＳ傳感器，對(duì)礦井采取全方面監(jiān)控，及時(shí)將數(shù)據(jù)長(zhǎng)傳導(dǎo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中進(jìn)行分析，確保能夠隨時(shí)掌握煤礦開(kāi)采情況。煤礦將ＧＩＳ技術(shù)應(yīng)用到突水預(yù)測(cè)中，ＧＩＳ準(zhǔn)確預(yù)測(cè)煤層底板突水情況，通過(guò)遙感、物探等資料，計(jì)算機(jī)進(jìn)行詳細(xì)的分析處理，創(chuàng)建突水模式，有效預(yù)測(cè)底板突水。
2.3視頻監(jiān)控技術(shù)
對(duì)于煤礦綜采工作面模擬采礦系統(tǒng)而言，主要借助提升虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，進(jìn)而建立起一個(gè)三維采礦環(huán)境，實(shí)現(xiàn)模擬相關(guān)運(yùn)行技術(shù)設(shè)備以及采煤過(guò)程的目的。利用此系統(tǒng)，可以和相應(yīng)的操控人員實(shí)現(xiàn)一定的互動(dòng)，并能夠穿越全部的空間到達(dá)該系統(tǒng)所模擬的所有區(qū)間內(nèi)。依靠此系統(tǒng)，既明確了空間的狀態(tài)、物體運(yùn)作的管控，又可以辨識(shí)物體，準(zhǔn)確輸入與處理輸入相關(guān)信息。這當(dāng)中，最大的特點(diǎn)為建立了一個(gè)與現(xiàn)實(shí)十分近似的采掘三維環(huán)境，同時(shí)借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠清晰地呈現(xiàn)出采礦的情況，進(jìn)而獲取相關(guān)設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)、動(dòng)態(tài)化圖像等等，其中包含了相關(guān)設(shè)備的產(chǎn)能、間距以及時(shí)間等信息情況.
2.4礦井智能平臺(tái)數(shù)據(jù)分析技術(shù)
礦井智能化技術(shù)創(chuàng)新中，礦井條件復(fù)雜，開(kāi)采過(guò)程中涉及大量數(shù)據(jù)資料。這些數(shù)據(jù)資料分析對(duì)礦井開(kāi)采至關(guān)重要。四維地測(cè)地理信息；勘探、補(bǔ)勘、地震數(shù)據(jù)；真三維監(jiān)測(cè)監(jiān)控組態(tài)數(shù)據(jù)等，進(jìn)一步創(chuàng)新數(shù)據(jù)分析技術(shù)，做到全面數(shù)據(jù)分析的同時(shí)，發(fā)揮數(shù)據(jù)資料使用價(jià)值。
3煤礦智能開(kāi)采技術(shù)的優(yōu)化策略
3.1加強(qiáng)安全意識(shí)的教育
煤礦智能開(kāi)采技術(shù)的第一項(xiàng)優(yōu)化策略就是提高對(duì)安全意識(shí)的培養(yǎng)力度。在煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，安全意識(shí)的培養(yǎng)十分關(guān)鍵，煤礦企業(yè)與其他的企業(yè)相比，風(fēng)險(xiǎn)程度更高，在進(jìn)行人員的選拔時(shí)，應(yīng)該盡量以精簡(jiǎn)人員為主，因此，安全意識(shí)的培養(yǎng)十分關(guān)鍵。煤礦企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)人應(yīng)該定期地進(jìn)行安全意識(shí)的宣傳，定期地對(duì)人員進(jìn)行安全意識(shí)的教育。
3.2優(yōu)化完善維修管理組織
煤礦智能開(kāi)采技術(shù)的第二項(xiàng)優(yōu)化策略就是管理組織的優(yōu)化。一個(gè)企業(yè)要想得到好的發(fā)展，管理組織的優(yōu)化非常重要，煤礦企業(yè)也不例外，有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)人應(yīng)該對(duì)內(nèi)部的管理機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)管理組織進(jìn)行盡早的完善。除此之外，內(nèi)部的責(zé)任機(jī)制也應(yīng)該盡早落實(shí)，將責(zé)任落實(shí)到每一個(gè)工作人員頭上，只有這樣才能提高煤礦企業(yè)的工作效率。更重要的是獎(jiǎng)勵(lì)以及懲罰機(jī)制的確定，對(duì)企業(yè)內(nèi)部不同組織表現(xiàn)好的員工進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)表現(xiàn)不好的員工進(jìn)行一定的處罰，激勵(lì)員工的工作熱情，提高企業(yè)整體的工作效率。
4煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展展望
4.1智能裝備技術(shù)
進(jìn)一步推進(jìn)井下高速無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)、煤礦識(shí)別技術(shù)、自動(dòng)找直技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)，進(jìn)一步加強(qiáng)井下網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸速度和設(shè)備的整體性能，確保整體裝備的適用性和實(shí)用性。
4.2智能導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用
智能導(dǎo)航技術(shù)以實(shí)時(shí)三維GIS技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合了地理信息、三維可視化和工作面檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)提高了煤炭開(kāi)采的精確性，能夠?qū)ぷ髅鎸?shí)時(shí)探測(cè)與自動(dòng)定位。
4.3智能化掘進(jìn)技術(shù)
加強(qiáng)智能化掘進(jìn)技術(shù)的研究力度，提高掘進(jìn)設(shè)備的整體性能與智能化控制，創(chuàng)造更加協(xié)調(diào)高效的掘進(jìn)工作面，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化的煤礦掘進(jìn)作業(yè)[2]。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)創(chuàng)新，是煤炭行業(yè)技術(shù)升級(jí)、可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。煤礦開(kāi)采中，以智能化技術(shù)為基礎(chǔ)，提高其信息化發(fā)展水平，節(jié)省更多人力資源，提高煤礦開(kāi)采效率，為煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)I造更多發(fā)展優(yōu)勢(shì)。
參考文獻(xiàn)：
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