论文部分内容阅读
摘 要：煤矿开采长久以来都是劳动密集型产业，还被人们贴上了“傻大黑粗”的标签。在煤矿开采过程中，由于地质条件存在很大的不确定性，事故频发，严重威胁了工人的生命安全。为了改变目前这种情况，煤矿企业开始大力发展智能化开采技术，这也上升到了国家层面。采用煤矿智能化开采技术后，不仅能降低人在煤矿生产中的参与度，还能大幅提高生产效率。现在智能化开采技术还处于起步阶段，很多人还不了解。为此，本文简要介绍了煤矿智能化开采的相关内容，以帮助人们认识智能化开采技术。
关键词：煤矿;智能化开采;技术分析
引言
我国是能源大国，煤炭资源储量十分丰富。近年来，在煤炭技术装备领域的政策支持和资金支持下，煤炭智能化技术不断取得突破，机械化和自动化程度大大提高，煤炭安全得到了保障。许多煤矿企业实现了亿吨无死亡。但是，我国煤炭开采智能化仍处于初级阶段。我国的煤炭开采多为井工开采，地质结构相对复杂，初级的智能技术对于复杂的开采过程来说仍无法满足现实需求。煤炭安全没有从根本上得到保障，仍会不可避免地发生一些事故，如瓦斯泄漏、顶板事故、冒水事故等。因此，智能技术还需要进一步的研发和改进，以保障我国煤炭开采安全。
1煤矿智能化开采的概念
近年来，随着人工智能技术的发展，智能算法不断更新，推进了煤矿智能化开采的发展。煤矿智能化开采是煤矿机械化和自动化开采的重要延伸，其强调的是实现煤矿的无人化开采。智能化开采技术就是要使机电设备具有一些人的思维，对周围的开采环境有识别并做出相应处理的能力。通过这种方式，逐渐减弱人在煤矿开采中所发挥的作用，并保证设备能自动运行。换句话说，智能化开采的本质就是给机电设备装上一个“大脑”，使机电设备具有思考的能力，将原来由人操作的过程改为由电脑控制。煤矿智能化开采的关键在于，设备上的控制程序对于煤矿井下复杂环境的适应性。因此，要实现煤矿的智能化开采并不是一件容易的事情，一方面，要进行智能算法的开发，使其能适应井下复杂的生产环境;另一方面，要开发相应的设备，例如传感器和微处理器等。煤矿智能化开采的主要目的是实现生产环节的智能化决策和自动化运行，主要工作岗位实现无人化。
2煤矿智能化开采的现状
近年来，伴随着我国的煤矿智能综合采矿技术发展迅速，煤炭行业综合智能采矿技术不断取得进步和突破。在实际应用中，其工作主要基于记忆切割设备和配套的自动跟机设备，并且结合远程视觉监控设备和智能控制系统，实现对设备的远程智能控制。将这种智能化技术应用于煤矿综采工作时，其有效的确保了综采工作面的连续性，高效性和安全性。除此之外，智能采矿是煤矿智能的核心。目前，中国有四种智能采煤模式：薄及中厚煤层智能化无人开采模式，大采高工作面智能耦和人机协同高效开采模式，综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤模式，复杂条件机械化+智能化开采模式。以山东能源枣矿业集团为例，其应用的智能煤矿开采技术的主要指标目前已处于世界领先水平，究其技术应用，主要采用了计算机综控的智能综合远程开采生产模式。不仅如此，整体采矿机械的发展促进了煤炭开采公司向智能采矿的发展，促进了生态环境保护，高效和密集的能源利用，并促进了整体煤矿开采模式的转变。
3煤矿智能化开采的关键技术分析
3.1地质雷达技术
由于煤矿开采是在地层中进行的，从岩层中准确识别煤层是十分关键的。在识别时，不仅要识别煤层的具体位置，还要识别煤层的厚度，以便为调整液压支架的高度提供参考。如果识别煤层出现较大的偏差，则会导致采煤机的截割高度不准确，出现截割岩层的情况或大量煤炭资源被遗弃在采空区中。因此，地质雷达技术是智能化开采成功实施的关键。工作面内的照明条件差，粉尘浓度高，很难采用视频监控技术来识别煤层信息，只能采用红外成像技术来识别煤层信息。这就要求采用的红外技术具有极高的灵敏度，能区别煤层热性质比较相似的岩层。与此同时，还应该采用一些其他辅助技术，对工作面周围的地质构成进行三维成像，从而方便准确地开采煤层。
3.2智能探测技术
在煤矿开采过程中，智能探测技术主要有煤岩分界技术、煤矸放落自动识别技术、超前探测技术。1）煤岩分界技术。这项技术使用单个天线和多普勒雷达的脉冲发送和接收信号。当工作信号接触煤岩层时，该信号将减弱并反射回发射区域。这样可以区分煤层和岩石层。在判断过程中，人们通过反射波的波长和频率来判断煤与岩石之间的界面，但是反射波的波长和频率将受到透射波和煤层厚度的影响。2）煤矸放落自动识别技术。煤矸放落自动识别技术可以分析煤层矿物的组成，该技术实际上利用飞秒脉冲产生的电场来分析和识别矿石层的材料结构。在实际的应用过程中，该技术一直存在操作问题。3）超前探测技术。该技术精确度较高，使用范围也较广。它不用事先对物质的成分进行分析，在多种条件下都能够使用。
3.3设备故障诊断技术
在煤矿智能化开采过程中，需要用到的电子元器件非常多。由于井下恶劣的工作环境，很容易出现一些元件被损坏或失效的情况。而电子元器件的维修过程十分麻烦，很难通过肉眼识别故障。为此，需要智能化设备具有一定的故障诊断功能，发生故障时能及时报警，并提示发生故障的位置，以便及时维修。虽然现在也有一些故障诊断技术，但是诊断也是需要数据库才能准确识别故障的。而智能化开采刚刚处于起步阶段，很难建立可供参考的故障数据库，这就形成了一种矛盾。
4煤矿智能化开采发展趋势
中国煤炭智能化阶段的目标是：到2020年，建成100个初级智能示范煤矿。到2025年，所有大型煤矿将基本实现智能化。机械智能是矿山综合开采技术的重要突破，对提升煤矿工业和煤矿绿色开采具有重大的现实意义。同时，要引进大批专业人才，與时俱进，加快促进产业升级。目前，我国煤炭开采设备单一，结构复杂，难以在狭窄的工作面进行作业。为了满足实际采煤需求，煤炭开采设备要朝多元化方向发展。例如，安装可以进行人工智能处理的传感器，并通过数据处理模块计算采煤机的工作位移，以将数据输入模型中进行自主开采;引进智能化的采矿机器人，逐步取代人来全面进行采矿工作，从而节省人力和物力。最后，还可以引进先进的超声技术。与传统的探测方法相比，该技术的应用简化了工作环节并减少了工作量。
结束语
煤矿智能化开采是煤矿机械化和自动化开采的重要延伸，其强调的是实现煤矿的无人化开采。智能化开采的本质就是给机电设备装上一个“大脑”，使机电设备具有思考的能力，将原来由人进行操作的过程改为由电脑的程序控制。因此，要实现煤矿的智能化开采并不是一件容易的事情，不仅要进行智能算法的开发，使其适应井下复杂的生产环境，还要开发相应的设备，例如传感器和微处理器等。智能化开采的关键技术主要有地质雷达技术、装备定位技术、视频成像技术和故障诊断技术，希望通过相关论述，可以为认识煤矿的智能化开采提供参考。
参考文献
[1] 牛斌.煤矿智能化开采技术分析[J].能源与节能，2020（08）：89-90+100.
[2] 杨竞巍.煤矿智能化开采关键技术分析[J].能源与节能，2020（05）：77-79+90.
[3] 张旺.智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向[J].科技资讯，2019，17（32）：69+71.
[4] 王国法，杜毅博.智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向[J].煤炭科学技术，2019，47（01）：1-10.
[5] 王雪冰.我国煤矿智能化开采现状及展望[J].内蒙古煤炭经济，2018（18）：1-2.
关键词：煤矿;智能化开采;技术分析
引言
我国是能源大国，煤炭资源储量十分丰富。近年来，在煤炭技术装备领域的政策支持和资金支持下，煤炭智能化技术不断取得突破，机械化和自动化程度大大提高，煤炭安全得到了保障。许多煤矿企业实现了亿吨无死亡。但是，我国煤炭开采智能化仍处于初级阶段。我国的煤炭开采多为井工开采，地质结构相对复杂，初级的智能技术对于复杂的开采过程来说仍无法满足现实需求。煤炭安全没有从根本上得到保障，仍会不可避免地发生一些事故，如瓦斯泄漏、顶板事故、冒水事故等。因此，智能技术还需要进一步的研发和改进，以保障我国煤炭开采安全。
1煤矿智能化开采的概念
近年来，随着人工智能技术的发展，智能算法不断更新，推进了煤矿智能化开采的发展。煤矿智能化开采是煤矿机械化和自动化开采的重要延伸，其强调的是实现煤矿的无人化开采。智能化开采技术就是要使机电设备具有一些人的思维，对周围的开采环境有识别并做出相应处理的能力。通过这种方式，逐渐减弱人在煤矿开采中所发挥的作用，并保证设备能自动运行。换句话说，智能化开采的本质就是给机电设备装上一个“大脑”，使机电设备具有思考的能力，将原来由人操作的过程改为由电脑控制。煤矿智能化开采的关键在于，设备上的控制程序对于煤矿井下复杂环境的适应性。因此，要实现煤矿的智能化开采并不是一件容易的事情，一方面，要进行智能算法的开发，使其能适应井下复杂的生产环境;另一方面，要开发相应的设备，例如传感器和微处理器等。煤矿智能化开采的主要目的是实现生产环节的智能化决策和自动化运行，主要工作岗位实现无人化。
2煤矿智能化开采的现状
近年来，伴随着我国的煤矿智能综合采矿技术发展迅速，煤炭行业综合智能采矿技术不断取得进步和突破。在实际应用中，其工作主要基于记忆切割设备和配套的自动跟机设备，并且结合远程视觉监控设备和智能控制系统，实现对设备的远程智能控制。将这种智能化技术应用于煤矿综采工作时，其有效的确保了综采工作面的连续性，高效性和安全性。除此之外，智能采矿是煤矿智能的核心。目前，中国有四种智能采煤模式：薄及中厚煤层智能化无人开采模式，大采高工作面智能耦和人机协同高效开采模式，综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤模式，复杂条件机械化+智能化开采模式。以山东能源枣矿业集团为例，其应用的智能煤矿开采技术的主要指标目前已处于世界领先水平，究其技术应用，主要采用了计算机综控的智能综合远程开采生产模式。不仅如此，整体采矿机械的发展促进了煤炭开采公司向智能采矿的发展，促进了生态环境保护，高效和密集的能源利用，并促进了整体煤矿开采模式的转变。
3煤矿智能化开采的关键技术分析
3.1地质雷达技术
由于煤矿开采是在地层中进行的，从岩层中准确识别煤层是十分关键的。在识别时，不仅要识别煤层的具体位置，还要识别煤层的厚度，以便为调整液压支架的高度提供参考。如果识别煤层出现较大的偏差，则会导致采煤机的截割高度不准确，出现截割岩层的情况或大量煤炭资源被遗弃在采空区中。因此，地质雷达技术是智能化开采成功实施的关键。工作面内的照明条件差，粉尘浓度高，很难采用视频监控技术来识别煤层信息，只能采用红外成像技术来识别煤层信息。这就要求采用的红外技术具有极高的灵敏度，能区别煤层热性质比较相似的岩层。与此同时，还应该采用一些其他辅助技术，对工作面周围的地质构成进行三维成像，从而方便准确地开采煤层。
3.2智能探测技术
在煤矿开采过程中，智能探测技术主要有煤岩分界技术、煤矸放落自动识别技术、超前探测技术。1）煤岩分界技术。这项技术使用单个天线和多普勒雷达的脉冲发送和接收信号。当工作信号接触煤岩层时，该信号将减弱并反射回发射区域。这样可以区分煤层和岩石层。在判断过程中，人们通过反射波的波长和频率来判断煤与岩石之间的界面，但是反射波的波长和频率将受到透射波和煤层厚度的影响。2）煤矸放落自动识别技术。煤矸放落自动识别技术可以分析煤层矿物的组成，该技术实际上利用飞秒脉冲产生的电场来分析和识别矿石层的材料结构。在实际的应用过程中，该技术一直存在操作问题。3）超前探测技术。该技术精确度较高，使用范围也较广。它不用事先对物质的成分进行分析，在多种条件下都能够使用。
3.3设备故障诊断技术
在煤矿智能化开采过程中，需要用到的电子元器件非常多。由于井下恶劣的工作环境，很容易出现一些元件被损坏或失效的情况。而电子元器件的维修过程十分麻烦，很难通过肉眼识别故障。为此，需要智能化设备具有一定的故障诊断功能，发生故障时能及时报警，并提示发生故障的位置，以便及时维修。虽然现在也有一些故障诊断技术，但是诊断也是需要数据库才能准确识别故障的。而智能化开采刚刚处于起步阶段，很难建立可供参考的故障数据库，这就形成了一种矛盾。
4煤矿智能化开采发展趋势
中国煤炭智能化阶段的目标是：到2020年，建成100个初级智能示范煤矿。到2025年，所有大型煤矿将基本实现智能化。机械智能是矿山综合开采技术的重要突破，对提升煤矿工业和煤矿绿色开采具有重大的现实意义。同时，要引进大批专业人才，與时俱进，加快促进产业升级。目前，我国煤炭开采设备单一，结构复杂，难以在狭窄的工作面进行作业。为了满足实际采煤需求，煤炭开采设备要朝多元化方向发展。例如，安装可以进行人工智能处理的传感器，并通过数据处理模块计算采煤机的工作位移，以将数据输入模型中进行自主开采;引进智能化的采矿机器人，逐步取代人来全面进行采矿工作，从而节省人力和物力。最后，还可以引进先进的超声技术。与传统的探测方法相比，该技术的应用简化了工作环节并减少了工作量。
结束语
煤矿智能化开采是煤矿机械化和自动化开采的重要延伸，其强调的是实现煤矿的无人化开采。智能化开采的本质就是给机电设备装上一个“大脑”，使机电设备具有思考的能力，将原来由人进行操作的过程改为由电脑的程序控制。因此，要实现煤矿的智能化开采并不是一件容易的事情，不仅要进行智能算法的开发，使其适应井下复杂的生产环境，还要开发相应的设备，例如传感器和微处理器等。智能化开采的关键技术主要有地质雷达技术、装备定位技术、视频成像技术和故障诊断技术，希望通过相关论述，可以为认识煤矿的智能化开采提供参考。
参考文献
[1] 牛斌.煤矿智能化开采技术分析[J].能源与节能，2020（08）：89-90+100.
[2] 杨竞巍.煤矿智能化开采关键技术分析[J].能源与节能，2020（05）：77-79+90.
[3] 张旺.智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向[J].科技资讯，2019，17（32）：69+71.
[4] 王国法，杜毅博.智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向[J].煤炭科学技术，2019，47（01）：1-10.
[5] 王雪冰.我国煤矿智能化开采现状及展望[J].内蒙古煤炭经济，2018（18）：1-2.