内蒙古昊盛煤业有限公司内蒙古自治区鄂尔多斯市017212
摘 要: 本文通过分析我国能源结构中煤炭的地位、煤矿生产面临的安全问题及国家发展规划， 探讨煤矿智能化开采的必要性， 并从智能化开采的关键技术和实践应用两方面分析煤矿智能化开采的现状。
关键词: 煤矿; 智能开采; 现状; 展望
当今，国内恰恰处在调整结构与升级转型的非常阶段。基于有效统一传统工业与新网络技术的影响下，煤矿企业出现了非常大的改变。其中，传统设备跟智能化技术的统一能够使煤矿开采的智能化实现，从而推动产业的升级转型。与此同时，煤矿企业因为环境、安全等要素的制约作用，迫切需要先进的智能化开采设备与配套技术等。鉴于此，对煤矿综采工作面智能化的开采进行探究有着重大的现实意义。
1智能开采的必要性
1.1煤炭的地位
近年来，在世界能源革命不断向纵深发展的背景下，虽然清洁能源(包括核能、水力发电、再生能源)在能源消费中比例逐年增加，然而化石能源在能源框架中的主体地位尚未改变，2016年在全球能源结构中，传统化石能源的占比仍达85.5%。而在我国，2012－2016年煤炭在一次能源结构中一直保持在60%以上，基于富煤、贫油、少气的资源禀赋，有关专家预测:未来30年内，以煤为主的能源消费框架不会发生根本性转变。
1.2面临的挑战
目前，我国的煤矿以井工开采为主，大量煤矿地质构造复杂，“水、火、瓦斯、煤尘、顶板”五大自然灾害时刻威胁着煤矿生命安全。2010年至2014年，我国共发生煤矿事故353起，死亡2137人［2］，随着对生产工作环境的要求的不断提高，部分地区的生产煤矿用工荒问题也在倒逼煤矿生产技术的全面提升和变革。1.3时代的要求改革开放近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。
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二、智能化技术在煤矿综采工作面和装备发展中的应用现状
随着工业技术的不断发展，对综采自动化技术的研究也越来越深化，综采自动化技术在各行各业尤其是矿业开采行业中的应用也越来越多。目前，我国已经基本实现综采工作面的自动化，并逐渐向着智能化的方向发展。综采工作面的智能化系统能够自动调节采煤机的生产能力，实时监控工作面地质环境以及运输系统负荷的变化，及时监测到生产过程中的不稳定信息和风险因素，保证综采工作面生产的安全性和可靠性，提高生产效率，保证采煤质量。煤矿综采工作面的智能化关键技术是工作面自动取值技术，该技术可以保证在采煤推进的过程中，工作面能够始终与巷道方向保持正交，避免出现刮板输送机受力不均匀，内部应力过大的问题。智能化技术在工作面推进过程中可以利用地理信息系统对采煤机的实时位置和运动参数进行分析，有效调控采煤设备运动轨迹，避免采煤机出现偏离的情况。同时，地理信息系统还可以为采煤机进行导航，采煤机自动沿着导航的轨迹进行运作，不需要人力支持，极大地解放了人力。此外，利用智能化技术中的截隔模型进行数据传输，能够有效实现“三机”联动控制，保证采煤作业控制效果。在实际采煤作业的过程中，需要将截隔区限制到顶底板的界限之内，以保证煤炭的采出率。综采工作面的智能化技术可以实现有效定位，从而能够实现对煤层动态的实时测量，有效控制工作面的水平高度。目前，热红外摄像已经普遍应用于煤岩界面识别过程中，根据像素扫描结果可以及时对工作面进行调整，以保证工作面工作的效率和安全性。在煤层回采的过程中，需要保持走向和工作面之间的垂直，目前主要采用智能技术中的溜坡控制技术进行开采走向的控制，及时更新工作面位置轮廓信息，通过姿态扫描和特殊滤波算法，有效控制工作面的工作状态，提高采煤速度。但从当前增产设备智能化应用过程来看，液压支架采煤机和输送机的功能依然有待完善，需要设置有效的工作面监控平台和地面远程控制中心，通过综采工作面视频系统和远程遥控系统，实现综采工作面的远程自动控制，充分发挥智能化技术在煤炭开采过程中的作用，保证整体采煤效率。
三、综采工作面智能化技术及装备的未来发展方向
随着科学技术的不断发展，尤其是光电子技术的发展，综采工作面智能化水平也得到了进一步的提升，未来整个煤矿综采工作自动化水平会呈现高度发展的态势。首先，在放煤工作中，采取相关识别控制算法得到放煤模型，可以实现自动化的放煤，减轻工作人员的压力。其次，可以通过无线电波和红外线等技术，不断开发新型高分辨率的传感器，使煤岩界面识别更加精准，有利于滚筒自动调高控制功能的实现。根据煤矿实际开采的需要开发组合式调高技术，将雷达探测技术应用于调高系统当中，可以更好地实现工作面高度的自我调整和自动检测。综采工作面和巷道分布着大量的设备，比如液压支架，而且工作面和巷道本身都是狭长型的，导致测量定位技术存在一定的困难，影响工作面设备可视化测量进展，在进行煤矿开采过程中，应考虑到采煤机截割导致的煤尘对实际测量结果的干扰，无法采取常规的激光定位技术，需要结合设备本身情况合理调整设备的定位精度，打破常规的单纯检测工作面直线的传统思维，使用多种机械设备组合的手段，提高检测效率和检测质量，控制好相邻液压支架与相邻刮板输送机之间的相对位置，使工作面在推进过程中不断趋于直线，实现工作面调直的目标。工作面的液压支架在智能技术的控制下，可以有效连续执行单项操作功能或自动化功能，但从实际应用情况来看，由于顶底板所处的工作环境比较复杂，导致支架效果并不理想，严重影响施工进度。因此，要不断加强设备的自动化水平，实现设备操作过程中及时的调整和修正，避免采煤机的切割效果以及刮板输送机的使用效率受到影响，在无人干预的情况下，实现刮板输送机和液压支架的自动调值，确保刮板输送机和液压支架能够排列整齐，实现工作面的连续推进。目前，我国综采工作面智能化技术应用过程中普遍存在综采工作面上窜下滑问题，工作面不能实现自动找直问题，自动化水平低下以及缺乏统一的通信平台等问题。因此，要想真正实现煤炭综采工作面的智能化控制，还需要突破关键技术，加强高新技术的研究与开发。在未来，多传感器的融合技术会被广泛应用，软件开采系统也会更加完善，系统之间信息共享也会更加稳定，从而能够更有利于设备的控制与传输，实现现代化的综采，保证煤矿的开采效率和经济效益。
四、结语
综上所述，基于持续发展的采煤产业影响下，人们不断地提升安全意识，在信息化社会的支持下，煤矿综采工作面的智能化开采是发展方向。为此，只有加速综采工作面的智能化开采，才可以推动煤矿技术的不断进步，以使国内的煤矿企业从劳动密集型转变为人才密集型，有效地统一信息化与智能化，国内的煤矿企业才得以可持续发展。
参考文献：
[1]袁亮.煤炭精准开采科学构想[J].煤炭学报,2017,42(01):1-7.
[2]袁亮.破解深部煤炭开采重大科技难题的思考与建议[J].科技导报,2016,34(02):1.
[3]谢和平,王金华,申宝宏等.煤炭开采新理念:科学开采与科学产能[J].煤炭学报,2012,37(07):1069-1079.
论文作者:王标
论文发表刊物:《科技新时代》2019年8期
论文发表时间:2019/10/14
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