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煤矿智能化关键技术研究与应用

摘要：我国目前的能源现状是“富煤、贫油、少气”，因此煤炭仍将长期作

为我国的主要支撑能源。本文主要对煤矿智能化关键技术研究与应用进行论述，

详情如下。

关键词：煤矿；智能化；关键技术

引言

煤炭是我国的主体能源，煤炭工业是关系国家经济命脉的重要基础产业。安

全是工业生产之根本，经过历年建设，辅助煤矿生产安全管控的信息化系统层出

不穷，如矿山安全避险六大系统、安全双控系统、井下人员精确定位系统、机电

设备故障诊断系统以及AI视频分析系统等，随着技术的进步，各类系统的智能

化程度稳步提升，在一定程度上发挥了抑制事故发生的作用，与此同时多源异构

海量数据得以沉淀。

1智能化开采的必要性

近年来，在世界多国致力于实现碳中和的全球大背景下，节能减排已经成为

全球人民的共识，世界各国都在逐步加强对清洁能源的利用，但化石能源仍然在

能源消费中占据着主导地位。以我国为例，2021年全国能源消费总量52.4亿吨

标准煤，其中煤炭消费29.34亿吨标准煤，占比为56%。预计未来很长一段时间，

煤炭仍将在我国能源结构中占据重要地位。我国煤炭资源丰富，但地理环境十分

复杂，煤炭开采过程中，人员安全往往会遭受多方面的威胁，稍有不慎就会发生

安全事故。要想确保煤炭安全顺利开采，促进行业健康发展，智能化开采将成为

大势所趋。

2煤矿智能化关键技术研究与应用

2.1基于GIS地理信息系统导航技术

为了确保煤炭的顺利开采，通常会采用地下开采定位导航模型。这一技术可

协助煤炭开采工人按照预定的路线掘进，并确保测量设备的空间位置符合开采的

预期目标。然而，在实践中不难发现，仅仅采用这一技术，难以完全实现开采目

标。例如，卫星导航技术的匮乏，使得开采工人难以精准定位和导航。为了更好

地实现定位、导航，基于GIS地理信息系统的导航技术可以被应用到实践中。

GIS地理信息系统是随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息科学的发展形

成的技术，其能够精确采集地理分布数据，从而为煤炭开采工人提供信息支持与

服务。基于GIS地理信息系统的导航技术，能够使煤炭开采工人在获得信息支持

的情况下实现精准导航。当然，这一技术还具有进步空间，例如可实现基于精确

定位的井下避障等。

2.2薄煤层智能化综采装备及开采工艺实际应用

智能感知、智能决策和自动控制是智能化开采的三要素，其显著特点是设备

具有自主学习和自主决策功能，具备自感知、自控制、自修正能力。从设备群层

面来看，主要包括工作面液压支架和超前支架、采煤机、刮板输送机、转载机和

乳化液泵站等。主要实现方案是配备智能化集中控制系统、支架电液控制系统、

泵站及配比自动化集中控制系统，采煤机、刮板输送机、液压支架、组合开关、

顺槽带式输送机集中控制系统等相配合，由智能化集中控制系统按照智能化综采

的要求进行统一指挥，对综采设备进行集中控制、程序动作，使工作面无人操作、

有人巡视，减少工作面人员。其主要功能：①通过液压支架自动跟机、采煤机记

忆截割技术，结合设备姿态反馈、工作面视频监控，在井下集控中心对智能化设

备进行集中监测控制，减少人工操作，降低劳动强度；②集控中心实现对工作面

采煤机、液压支架、运输、集成供液系统等设备的监测及集中控制；③对工作面

设备关键点及人员通过视频及监测系统进行实时监视，确保工作面设备与人员安

全；④在地面建立调度中心，将集控中心数据上传至地面调度中心，在调度中心

也能实现对设备实时监测与控制。

2.3安全管控业务模型电子化

平台融合运用列式存储技术、内存计算技术和VUE前端表现技术，构建煤矿

安全管控业务模型库和交互式业务模型设计器，实现煤矿安全管控业务规则的模

型化。借助模型设计器，可实现业务模型的设计和积累，继而形成业务模型库，

亦可实现外部系统模型库的整合管理。业务模型库包括“双控管理监督模型”、

“时空关联挖掘模型”、“安全评价模型”、“机电设备故障诊断类模型”和

“视频识别类模型”等，可以不断拓展。

2.45G技术在煤矿智能化建设的应用

在能源产业方面，5G能够促进工业物联网、物联网技术的发展，加快服务业

智能化、数字化、智能化的转型。矿井智能化的初步探索与5G技术的应用是同

步的，以前的技术无法解决矿井的问题，而随着5G技术的不断完善以及矿井智

能化的不断建设，必将衍化出越来越多的自主创新应用。新的创新项目利用感知

终端收集大量的数据，进行数据统计、分析，利