煤矿智能化开采关键技术分析.docxVIP

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煤矿智能化开采关键技术分析

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摘要：智能化时代背景下，智能化技术的应用愈来愈广泛，将智能化技术和煤矿开采相结合，有助于创新煤矿开采方式，提高煤矿开采质量和效率。基于此，本文首先就煤矿智能化开采的需求以及智能化开采关键技术进行详细探究，希望能从理论层面进一步完善煤矿智能化开采技术，提高其在煤矿开采中的推广应用。

关键词：煤矿；智能化；开采；关键；核心技术

1发展煤矿智能化开采技术的重要性

1.1是产业发展的必然需求

最近几年，根据全球发展状态来看，能源革命在向纵深发展的同时，也加快了横向发展步伐，能源形式、种类更加丰富，核能、风能、水电、光伏产业发展速度加快，这些清洁能源消费比例在快速上升。但是对于我国而言，煤炭资源在能源结构中的主导地位仍未改变。根据国家“十四五”规划，2060年以前，煤炭仍将是我国能源结构的主力军。为推动传统煤炭产业现代化转型升级，适应新时代发展要求，推行采矿技术革新，加快推动煤矿智能化建设势在必行。

1.2有利于提高煤矿资源的开采效率

发展智能化开采技术，能够推动采矿业由传统劳动密集型向现代化、智能化、综合集成化发展，有利于煤矿开采规模化的实现，对于煤炭产业实现资源整合，提高开采效率具有非常重要的意义。

1.3有利于改善产业现状，保证一线生产作业人员生命安全

我国煤炭开采多以井工开采方式为主，许多煤矿内部条件复杂，存在着地下水、瓦斯、煤尘、顶板等诸多自然灾害因素，这些问题不仅影响着煤矿开采的效率，也严重威胁着煤矿工人的生命安全。近年来，随着煤矿开采装备水平的提升和开采技术的深入发展，我国煤矿行业纷纷提出了“少人则安、无人则安”的理念。因此，推动煤矿机械化换人、自动化减人，探索研究智能化开采技术装备已经成为行业发展的必然趋势。目前，我国部分煤矿已经初步实现智能化开采，就龙王沟煤矿而言，智能化模式下采煤工作面生产作业人员数量减幅达到50%以上，在保证开采效率和质量的同时，更多的作业人员从相对危险的采掘作业面解放出来，煤矿开产的安全性能得到进一步提升。

2实现煤矿智能化开采的关键技术

2.1开采装备需要具备精确的定位和导航功能

在当前的井工煤矿开采过程中，一般通过GIS地理信息系统导航功能来实现设备定位和导航，但是受限于井下空间和煤岩特性，该技术在实际应用中还存在许多问题。比如井下复杂磁场干扰、煤炭吸附作用下电磁波等无线信号衰减等，导致设备通讯受限、定位不准，加上我国核心芯片的研发与制作技术不够成熟，设备的稳定性和可靠性较低，井下5G高速无线通信技术还未取得突破，采掘设备无法实现精确定位与精准导航，设备执行自动化动作指令时存在较大偏差，如动作延时、动作不到位甚至误动作等情况时有发生，更无法实现更高级的自主避障和自适应巡航功能。特别是对于掘进工作面而言，掘进机还无法实现精确制导，设备自动化程序不够完善，辅助无人驾驶系统还未开发成熟，自动化模式下，无法实现快速、准确、高效率的人机交互和辅助干预。这些问题均需要研究人员进行更深层次的技术分析探索。

2.2智能探测技术

（1）煤岩分界技术。煤岩分界技术主要是借助单天线等装置发送和接收信号。无线信号在煤矿井下空气中传播时，遇到煤岩层会出现信号减弱现象，甚至信号会直接返回到发射区域。系统能够根据收到的反射波频率、波长等判断煤、岩层界面，实现煤岩识别和分界，然而反射波的频率、波长等会受到发射波、煤岩体、粉尘、采掘设备等诸多因素的干扰和影响，进而严重影响煤岩识别和层位划分的准确性。

（2）超前探测技术。该技术在煤矿井下使用较为成熟，精度较高，但往往需要超前实施探测工程，并且系统和数据相对独立，需要和智能采掘控制系统进行深度融合。

（3）放顶煤工作面煤矸放落自动识别技术。该技术实际上是利用飞秒脉冲产生的电场来对矿层的物质结构进行分析和鉴定。但是在实际操作中，受工作面支架尾梁摆动、煤矸垮落冲击、煤流运动、粉尘、放煤喷雾、信号发射与反馈时间限制等因素干扰，该技术仍然面临诸多难题，短期内无法成功用于实践。

2.3井下数据综合分析技术

煤矿开采实现智慧化的前提条件是数字化和设备智能化控制。首先，工控平台需要接入井下各系统、各环节，包括四维地理信息、设备运行参数等在内的所有数据，然后从海量数据中快速提取关键数据进行数字建模和精准综合分析。因此数据分析是煤矿实现智能化开采和智慧决策的关键。只有保障数据分析的质量，才能帮助煤矿实现科学精准决策、智慧开采。分析认为，井下数据综合分析技术的主要突破点在于以下3个方面：

（1）海量数据获取和实时传输

煤矿实现智能化的基本前提是将采掘现场情况精准数字化。在智能化煤矿生产过程中，系统会产生海量的数据信息，如采掘工作面四维地理信息、作业现场环境信息、设备