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摘要：科技的进步，促进人们对煤矿能源需求的增多。安全智能、绿色高效开采已成为我国煤矿开采技术发展的主要方向，应用智能化技术和装备实现智能采煤是促进我国煤矿由劳动密集型向两化融合人才技术密集型转变和煤炭行业由数量、速度型向质量、效益型转变，提高煤矿安全生产保障的重要手段。本文就煤矿智能化开采模式与技术路径展开探讨。
关键词：煤矿智能化；开采模式；开采工艺
引言
改革开放近 40 年来，我国科学技术迅速发展，一大批科技成果相继取得国际领先地位。《国家创新驱动发展战略纲要》《中国制造 2025》等规划明确提出：到 2030 年前后，我国科技发展要进入世界创新型国家前列，达到世界制造业强国中等水平；到 2050 年成为世界科技强国，进入全球制造业强国的前列，基本实现社会主义现代化。因此，煤矿智能化开采是时代发展的必然要求。
1煤矿智能化开采模式内涵与特征
（1）煤矿智能化开采模式应具有创新性与多样性。由于我国煤层赋存条件复杂多样，应按煤层赋存条件与开采目标的差异，建立不同类型的煤矿智能化开采模式，且每种类型的煤矿智能化开采模式均应具有创新性的智能化开采工艺、技术与装备，提高对特定煤层赋存条件的适应性。（2）煤矿智能化开采模式应具有较高的可靠性与可操作性。煤矿智能化开采模式应基于物联网、云计算、大数据、人工智能等创新性发展成果，选择稳定、可靠的工艺、技术与装备，提高相关技术与装备的可靠性与可操作性。（3）煤矿智能化开采模式应力求简单和可复制、可推广。由于受煤矿井下恶劣生产环境、狭小工作空间等因素制约，煤矿智能化开采相关技术与装备应优先采用模块化设计，简化开采工艺与流程，提高智能化开采技术与装备的适用性，且对不同区域类似煤层条件具有普适性、可复制性与可推广应用价值。（4）煤矿智能化开采模式的发展过程具有阶段性与动态性。由于受制于煤矿智能化开采技术与装备的发展水平，煤矿智能化开采模式并不是一成不变的，而是随着煤矿智能化开采技术与装备的不断进步而发展进步，具有显著的阶段性与动态发展特征。
2智能开采关键技术
2.1智能记忆截割技术
智能记忆截割技术是人工就地操作自动化采煤机进行示范刀的学习、记忆，实现在下个循环自动割煤。采煤机控制系统通过采高轴编码器或位移型调高油缸实现对工作面采高自主定位，通过位置传感器实现工作面位置自主定位。
2.2数字化信息化技术
数字化信息化是从工作面设备数据流的特征和交互方式的表述角度进行论述的，是表征工作面开采装备先进程度的一个指标，是用于衡量开采装备先进程度的充分非必要指标，不能完全用于表征开采控制技术的高低或先进程度。
2.3水平、直线控制技术
水平、直线控制技术的基础主要有：①根据地质勘探预先获取煤层倾角、断层、褶曲等构造特征，构建详细的三维工作面模型；②基于安装于采煤机上的导航系统，实现采煤机的精准定位。水平控制技术是指采煤机在沿工作面走向前进过程中，指导采煤机和刮板输送机实现俯仰控制；而直线控制技术是指采煤机在工作面倾斜方向上循环运动过程中，保证刮板输送机、液压支架有序完成“推溜”“移架”，防止液压支架混乱排列和刮板输送机过度弯曲损坏。
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2.4人工远程干预控制技术
人工远程干预控制技术是利用先进的网络技术、通信技术、计算机技术，通过监控一体化软件平台来实现对工作面设备进行远程控制和数据监测。通过将采煤机远程控制系统、支架电液控制系统、工作面运输控制系统、三机通信控制系统、超前支架控制系统、泵站控制系统及供电系统集成整合，实现对综合机械化采煤工作面所有设备的协调管理与集中控制。
2.5设备的远程控制技术
工作面的采煤、支护、运输设备始终处于运动变化中，在密切地相互协调配合中完成采煤工作，实现综采设备的远程控制：①需要对采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、皮带机等设备的控制系统进行全面升级；②需要接入稳定高效的网络传输系统；③以认知学、人机工程学、心理学等为基础，建立科学便捷的人机交互界面。
2.6实时环境监测
实时环境监测的主要手段是视频监控系统。在传感器数据相互配合的基础上，通过视频监控系统传送工作面图像，操作人员能够实时了解煤层的变化情况、滚筒截割情况、支架状态等信息，必要时可以对采煤机进行远程干预，避免在地质条件变化或煤层变化时采煤机切割到顶底板等情况的发生。工作面视频图像监控系统是实现工作面可视化的重要组成部分，将视频数据通过无线网络和有线网络相结合的通信方式传输到工作面集控平台，实现图像自动跟着采煤机移动功能，即采煤机运行到什么地方，对应位置的视频图像自动切换到什么地方，操作司机通过视频画面能够随时了解现场情况，为智能化无人开采的成功应用奠定了基础。
2.7现场场景远程呈现技术
现场场景远程呈现技术是指将综采工作面内的整体状态以画面形式在远程实时操作台实时呈现的技术，用于操作人员远程实时观察工作面内采煤机滚筒、液压支架、刮板输送机的状态，当发现工作面设备偏离原有轨迹或工作面情况有变化时，操作人员通过远程操作台对工作面设备进行单独操作，例如当液压支架的动作不到位或者采煤机滚筒遇到顶板变化时进行人工远程干预调整。该技术主要包括现场场景的智能捕捉和感知、智能追踪和接力、实时性智能处理和画面拼接呈现技术，最终结果和要求是操作人员在远程操作集控中心可实时连续地监视采煤机前后滚筒的状态和全工作面的状况。
3智能开采的建议与展望
（1） 坚持思想观念的变革为基础。智能化开采技术是煤矿开采技术的一次关键变革，标志着采矿行业从劳动密集型向技术密集型的根本性转变，短期内虽然将对原有利益分配关系造成一定的冲击，但是从我国煤矿开采的长期健康发展来讲，智能化开采是历史的必然趋势，理顺变革背后的利益分配关系和广大从业人员的思想羁绊是智能化开采的基本条件。（2）坚持以“从易到难、从零到整”为原则.坚持煤层地质构造从简单到复杂，煤层厚度从薄煤层到中厚煤层再向厚煤层逐步推广应用；坚持从工作面局部到整个工作面再到全矿井的智能化少人、无人开采发展步骤。
结语
煤矿智能化开采技术与装备是建设安全、高效、绿色、智能矿山的核心技术支撑，智能化开采模式与技术路径是智慧矿山建设的基础。智能煤矿建设是一个多学科交叉融合的复杂问题，不仅受制于物联网、大数据、人工智能等科技的发展进步，同时还受煤炭开采基础理论、工艺方法、围岩控制理论等因素的制约，我国煤矿智能化发展目前仍处于初级阶段。煤矿智能化是一个不断发展进步的过程，煤矿智能化开采模式也是伴随着煤矿智能化技术与装备的发展而不断完善进步。在国家政策支持和技术创新驱动下，应加快推进信息化、数字化与矿业的交叉融合，积极推动智能化开采模式示范矿井建设，不断开创安全、高效、绿色和可持续发展的智能化开采新模式，切实提高我国煤矿智能化开采水平。
参考文献：
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［2］牛剑峰．综采工作面直线度控制系统研究［J］．工矿自动化，2015，41（5）：5－8．
［3］王金华，黄曾华．中国煤矿智能开采科技创新与发展［J］．煤炭科学技术，2017，42（9）：1－6，21．
论文作者:李景岩,侯约文,张亚楠
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第35期
论文发表时间:2019/12/18
标签：工作面论文; 煤矿论文; 技术论文; 煤层论文; 模式论文; 装备论文; 采煤机论文; 《建筑模拟》2019年第35期论文;