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摘要：了解智慧煤礦的建設(shè)目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)對(duì)煤礦智能化開采的井下環(huán)境監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、5G技術(shù)、裝備定位、地質(zhì)雷達(dá)等核心技術(shù)進(jìn)行深入分析，以期為行業(yè)同仁提供參考。

關(guān)鍵詞：煤礦；智能化開采；核心技術(shù)

煤礦產(chǎn)業(yè)正逐步朝著機(jī)械化、智能化的方向邁進(jìn)，通過前沿硬件設(shè)施和軟件技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，有效推動(dòng)煤礦安全生產(chǎn)水平的提高，達(dá)到提質(zhì)增效的效果。在煤礦智能化開采的發(fā)展進(jìn)程中，涉及到諸多技術(shù)要點(diǎn)，值得深入探討。

1智慧煤礦的發(fā)展概述

智慧煤礦以煤礦數(shù)字化為基礎(chǔ)衍生而得，依托信息精準(zhǔn)采集、高效傳輸和規(guī)范集成的途徑來促進(jìn)煤礦開采活動(dòng)的開展。此路徑下，信息的可視化展現(xiàn)能力較強(qiáng)，有利于生產(chǎn)作業(yè)智能水平的提高，從而實(shí)現(xiàn)綠色、高效的開采目標(biāo)。在信息化的發(fā)展趨勢(shì)下，為煤炭行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)設(shè)豐富的機(jī)遇，機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)力優(yōu)勢(shì)得到發(fā)揮，可取代多數(shù)人工作業(yè)行為。在綜合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等前沿技術(shù)后，持續(xù)推進(jìn)智慧煤礦的發(fā)展?？v觀整個(gè)智慧煤礦的建設(shè)進(jìn)程，以循序漸進(jìn)的方式實(shí)現(xiàn)發(fā)展，全流程中涉及到多個(gè)關(guān)鍵性的階段：階段一：突破傳統(tǒng)煤礦開采方式的局限性，初步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行和智能化決策。階段二：提高互聯(lián)互通水平，緊密聯(lián)系多樣化的子系統(tǒng)，建立智慧礦山架構(gòu)，逐步朝著區(qū)域化自動(dòng)運(yùn)行的目標(biāo)邁進(jìn)。階段三：持續(xù)完善既有的發(fā)展架構(gòu)，建立智慧礦山體系，彰顯出多系統(tǒng)集成的特征。在此發(fā)展階段，能夠精準(zhǔn)采集各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的高效傳輸和虛擬展現(xiàn)，發(fā)揮出數(shù)據(jù)對(duì)煤礦開采的指導(dǎo)作用，做到真正意義上的自動(dòng)運(yùn)行和智能決策，此時(shí)智能化開采在煤礦領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)將得到有效的展現(xiàn)。

2煤礦智能化開采核心技術(shù)

2.1井下環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)煤礦井下開采作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，潛在諸多干擾因素，若監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用不到位，難以掌握井下生產(chǎn)狀況，在被動(dòng)的生產(chǎn)方式下容易出現(xiàn)質(zhì)量乃至安全層面的問題。為此，可以考慮井下環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，在全方位的監(jiān)測(cè)之下，全面掌握井下環(huán)境的實(shí)際狀況，進(jìn)而識(shí)別隱患，在源頭上處理。目前，振動(dòng)探測(cè)與環(huán)境監(jiān)督的識(shí)別技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用水平正逐步提高，其配套的是網(wǎng)絡(luò)開采傳感設(shè)備、煤礦探測(cè)傳感器設(shè)備等，為煤礦監(jiān)測(cè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了更多的支持。設(shè)備技術(shù)間存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，可結(jié)合煤礦開采現(xiàn)狀聯(lián)合應(yīng)用多種技術(shù)，促進(jìn)監(jiān)測(cè)精度的提高，在獲得高效的信息數(shù)據(jù)后，及時(shí)傳輸與應(yīng)用，使煤礦開采朝著合理化的方向發(fā)展。

2.2井下信息數(shù)據(jù)分析技術(shù)為提高煤礦開采的質(zhì)量和效率，可以應(yīng)用井下信息數(shù)據(jù)分析技術(shù)，在此項(xiàng)技術(shù)的支持下，收集豐富的煤礦開采數(shù)據(jù)做全方位的分析，從數(shù)據(jù)中提取價(jià)值，進(jìn)而指導(dǎo)煤礦開采活動(dòng)。在煤礦開采信息數(shù)據(jù)分析過程中，向配置在現(xiàn)場(chǎng)的傳感器獲取數(shù)據(jù)信息，再針對(duì)該類數(shù)據(jù)做深入的分析，評(píng)價(jià)實(shí)際狀況，發(fā)現(xiàn)煤礦開采中存在的不足之處，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并指出，針對(duì)現(xiàn)有狀況對(duì)開采方法做相應(yīng)的改進(jìn)，在逐步優(yōu)化發(fā)展的策略下，實(shí)現(xiàn)煤礦智能化開采的目標(biāo)[1]。同時(shí)，現(xiàn)階段的信息數(shù)據(jù)分析技術(shù)還具有層次化、多元化等優(yōu)勢(shì)。在采集到視頻內(nèi)容后，可以對(duì)其做深入的分析，此時(shí)數(shù)據(jù)的利用價(jià)值得到更加有效的發(fā)揮。在提高煤礦開采效率的實(shí)現(xiàn)路徑中，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用尤為關(guān)鍵，具體需從煤礦開采設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行特性出發(fā)，匹配5G核心技術(shù)，優(yōu)化通信狀態(tài)，依托高效的通信方式來促進(jìn)智能化開采活動(dòng)的高效開展。隨著5G通信技術(shù)的日益成熟，煤礦開采技術(shù)水平將逐步提高，通過該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠精細(xì)檢測(cè)地質(zhì)條件，反饋煤礦開采現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)特點(diǎn)[2]。同時(shí)，在機(jī)械設(shè)備的配合下，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位和姿態(tài)感知。在5G通信技術(shù)的基礎(chǔ)上聯(lián)合應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，有利于構(gòu)建智能化的微型服務(wù)體系結(jié)構(gòu)，更好地為煤礦的智能化開采提供服務(wù)，此時(shí)煤礦開采的質(zhì)量也將隨之提高。

2.35G關(guān)鍵核心技術(shù)在提高煤礦開采效率的實(shí)現(xiàn)路徑中，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用尤為關(guān)鍵，具體需從煤礦開采設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行特性出發(fā)，匹配5G核心技術(shù)，優(yōu)化通信狀態(tài)，依托高效的通信方式來促進(jìn)智能化開采活動(dòng)的高效開展。隨著5G通信技術(shù)的日益成熟，煤礦開采技術(shù)水平將逐步提高，通過該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠精細(xì)檢測(cè)地質(zhì)條件，反饋煤礦開采現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)特點(diǎn)[2]。同時(shí)，在機(jī)械設(shè)備的配合下，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位和姿態(tài)感知。在5G通信技術(shù)的基礎(chǔ)上聯(lián)合應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，有利于構(gòu)建智能化的微型服務(wù)體系結(jié)構(gòu)，更好地為煤礦的智能化開采提供服務(wù)，此時(shí)煤礦開采的質(zhì)量也將隨之提高。

2.4裝備定位技術(shù)裝備空間位置信息是煤礦開采活動(dòng)中不可或缺的一類信息，其對(duì)煤礦正常開采有重要的影響。通過裝備定位技術(shù)的應(yīng)用，能夠?yàn)闄C(jī)械設(shè)備方的操作提供引導(dǎo)，以便在規(guī)范化的操作方式下，使設(shè)備按照特定的軌跡運(yùn)行。此外，設(shè)備傾斜度也是工作人員重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。相比地面定位，井下開采領(lǐng)域的定位難度有所增加。原因在于井下的空間關(guān)系復(fù)雜，缺乏適宜的參考物。為突破該瓶頸，部分煤礦開采企業(yè)考慮到中繼通信技術(shù)的應(yīng)用，以GPS信號(hào)的方式達(dá)到井下定位的效果，但其在煤礦開采工作面中的可行性相對(duì)有限[3]。通信均為弱電信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)開采往往伴有明顯的電磁場(chǎng)干擾，在此特殊的通信環(huán)境下，接收信號(hào)時(shí)伴有明顯的噪聲，不利于設(shè)備的精準(zhǔn)定位。從這一角度來看，盡可能消除干擾是提高設(shè)備定位技術(shù)應(yīng)用水平的關(guān)鍵，在此方面仍有較大的探索空間。

2.5MOS智慧綜合管理技術(shù)依托煤礦開采核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)管理操作平臺(tái)的有效應(yīng)用，促進(jìn)開采質(zhì)量的提高。MOS智慧綜合管理技術(shù)頗具代表性，其側(cè)重于提升信息的規(guī)范化和信息化水平，能夠增強(qiáng)信息數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通特性，充分發(fā)揮出信息數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值。在應(yīng)用統(tǒng)一化信息數(shù)據(jù)儲(chǔ)存方案后，能夠高效整合信息數(shù)據(jù)資源，針對(duì)其做妥善的處理，在安全的前提下高效傳輸信息數(shù)據(jù)，保證信息數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值得到有效的發(fā)揮。不僅于此，組態(tài)化和可配置的價(jià)值也將得到有效的彰顯，技術(shù)人員可更加深入地分析大數(shù)據(jù)，有效推動(dòng)管理體系的高效化運(yùn)行。

2.6地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)煤礦開采規(guī)模大、環(huán)境復(fù)雜，在應(yīng)用智能化開采技術(shù)后，可在一定程度上保證開采質(zhì)量，提高開采效率。除了前述提及的幾項(xiàng)煤礦智能化開采核心技術(shù)外，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)也頗具代表性，原因在于其具有提高煤礦智能化開采效率的特點(diǎn)。煤礦開采活動(dòng)于地層中進(jìn)行，為了有針對(duì)性地進(jìn)行開采，需要精準(zhǔn)識(shí)別巖層內(nèi)的煤層。在此方面，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用則顯得尤為關(guān)鍵，可以測(cè)定煤層的位置、厚度等基礎(chǔ)信息，再根據(jù)掌握的現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)液壓支架的高度做靈活的調(diào)整，進(jìn)而有效進(jìn)行煤礦開采。煤層偏差超出可控范圍時(shí)，不利于采煤機(jī)的高效運(yùn)行，開采效果也容易因此而受到影響，乃至誘發(fā)截割巖層的情況。為此，可以考慮地質(zhì)雷達(dá)智能化核心技術(shù)的應(yīng)用，其各點(diǎn)在于可更加準(zhǔn)確地判斷煤層的位置和厚度，若在該項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上融合其他的技術(shù)形式，例如聯(lián)合應(yīng)用紅外成像技術(shù)，將產(chǎn)生更加可觀的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，采集到豐富的煤層相關(guān)信息，提高開采工作面周邊3D成像的精準(zhǔn)度，無論對(duì)于提高開采質(zhì)量和效率均大有裨益。集地質(zhì)雷達(dá)核心技術(shù)及相關(guān)技術(shù)于一體后，能夠以3D立體的方式觀察煤層、頂板及煤層下巖層，有助于工程人員及時(shí)判斷現(xiàn)場(chǎng)開采情況，在掌握基礎(chǔ)條件后，采取相應(yīng)的開采措施，保證開采質(zhì)量、提高開采效率。

3結(jié)語

伴隨著煤礦智能化開采進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，需要順時(shí)應(yīng)勢(shì)地謀求發(fā)展，例如積極探索智能化開采核心技術(shù)的應(yīng)用，包含井下環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)、井下信息分析技術(shù)、5G技術(shù)等。集多項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)于一體，推動(dòng)煤礦開采人工化向智能化的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)保證開采品質(zhì)、提高開采效率等多項(xiàng)效果。在未來的煤礦智能化發(fā)展進(jìn)程中，相關(guān)技術(shù)人員仍需持續(xù)在技術(shù)領(lǐng)域耕耘，做到推陳出新，以技術(shù)促發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[3]裴新宇.煤礦智能化開采模式與技術(shù)路徑研究[J].西部探礦工程,2021,33(11):139-140.

作者:喬衛(wèi)民 單位:蒲縣宏源煤業(yè)集團(tuán)富家凹煤業(yè)有限公司