賀瑞光

摘要：自第三次科技革命以來(lái)，人工智能及智能化引導(dǎo)了世界潮流。我們的生產(chǎn)與生活日新月異，特別是在生產(chǎn)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。就礦山開(kāi)采領(lǐng)域而言，無(wú)論是第一次工業(yè)革命還是第二次工業(yè)革命帶來(lái)的成果，都只是局限于傳統(tǒng)的采礦業(yè)礦產(chǎn)挖掘技術(shù)，但是第三次科技革命將智能化應(yīng)用于礦山開(kāi)采，提高了礦山開(kāi)采的生產(chǎn)效率。盡管從傳統(tǒng)的形象像這種全自動(dòng)化過(guò)渡是一個(gè)從無(wú)到有的過(guò)程。但有眾多科學(xué)家敢于創(chuàng)新，交流思想的火花，是他們智慧的結(jié)晶。就像是蒸汽機(jī)的發(fā)明者改變了世界的進(jìn)程。正如此，智能化礦山巷道掘進(jìn)設(shè)備，也是一個(gè)巨大的歷史進(jìn)步，推動(dòng)了世界采礦業(yè)的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：智能化礦山;礦山巷道;掘進(jìn)設(shè)備;創(chuàng)新

引言：從我國(guó)整個(gè)鑿巖設(shè)備的生產(chǎn)情況來(lái)看，智能化的比例比起其他行業(yè)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)算不上先進(jìn)。眾所周知，之前大多采用的傳統(tǒng)的采礦方法有很多的弊端，主要表現(xiàn)為資源不能夠有效利用，資源的利用率低，資源消耗多。以上的這些都是傳統(tǒng)的采礦法不可避免的問(wèn)題，與現(xiàn)代新形勢(shì)下追求先進(jìn)高效的采礦業(yè)發(fā)展道路要求還有很大的差函數(shù)距。隨之到來(lái)的是現(xiàn)代采礦業(yè)的瓶頸期。在此情況下，我們必須運(yùn)用第三次科技革命的智能化成果與采礦業(yè)相結(jié)合，致力打造出自動(dòng)化、智能化和高效安全的采礦體系流程。尤其是智能化礦山，導(dǎo)向系統(tǒng)的科技創(chuàng)新研究。

一、智能化礦山巷道掘進(jìn)導(dǎo)向系統(tǒng)的概述

采挖大量的礦產(chǎn)，但是采量出來(lái)的純度較小，可供利用的成品資源少。其次，傳統(tǒng)的采礦方法大多生產(chǎn)效率低，大多以人力為主，眾多礦工耗費(fèi)了大量的勞動(dòng)力，但是工作成果并不是很可觀。再者，開(kāi)采礦山一直都是比較危險(xiǎn)的工作，傳統(tǒng)的開(kāi)采礦山法的危險(xiǎn)系數(shù)較高，安全系數(shù)低，礦井的環(huán)境危險(xiǎn)，礦工面臨的危險(xiǎn)幾乎隨處可在，人身安全保障小。另外，傳統(tǒng)的開(kāi)采礦產(chǎn)的方法，面臨著環(huán)境污染嚴(yán)重的生態(tài)問(wèn)題。諸如像植被破壞，土壤流失等等較為惡劣的生態(tài)問(wèn)題。并且這些大多都是難以修復(fù)的。因此，現(xiàn)在注重礦山開(kāi)采的生態(tài)問(wèn)題保護(hù)也是我們最為關(guān)注的問(wèn)題之一。

（一）智能化礦山巷道掘進(jìn)導(dǎo)向系統(tǒng)構(gòu)成

隨著時(shí)代的進(jìn)步，智能化礦山巷道掘進(jìn)系統(tǒng)為全球礦業(yè)帶來(lái)了一片向好的前景，傳統(tǒng)的礦業(yè)進(jìn)入了一個(gè)極具信息化的新興行業(yè)。智能化礦山巷道導(dǎo)向系統(tǒng)是采用高靈敏通信傳感器、AI、VR等現(xiàn)代IT技術(shù)，計(jì)算機(jī)高新科技及礦山全自動(dòng)化設(shè)備結(jié)合為一體的一個(gè)優(yōu)良導(dǎo)向系統(tǒng)[1]。在礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中，操作人員的工作量大大減少，僅僅在巷道外操作計(jì)算機(jī)，就可以通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)來(lái)控制鉆車(chē)在井下的工作過(guò)程。具體為兩個(gè)主要步驟：

1.準(zhǔn)備工作

通過(guò)專(zhuān)門(mén)為巷道掘進(jìn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的軟件，在三向坐標(biāo)上建立巷道軸線與激光束之間的關(guān)系函數(shù)，然后把爆破孔高精確地對(duì)應(yīng)在巷道斷面圖上，并標(biāo)出每個(gè)鉆孔相對(duì)于巷道軸線的角度和孔深。這是準(zhǔn)備工作前的操作。

2.鉆孔作業(yè)

做完準(zhǔn)備工作，操作人員只需要按下確認(rèn)按鈕。鉆車(chē)就會(huì)按照既定流程自動(dòng)在巷道內(nèi)開(kāi)始鉆孔作業(yè)，鉆車(chē)依據(jù)裝置在鉆車(chē)上的校準(zhǔn)后的激光定位孔位的坐標(biāo)，通過(guò)中心處理器控制鉆車(chē)各個(gè)關(guān)節(jié)位置的傳感器，在爆破面上找出預(yù)先在計(jì)算機(jī)里面設(shè)定的爆破孔。

（二）智能化礦山巷道掘進(jìn)導(dǎo)向系統(tǒng)的精準(zhǔn)化導(dǎo)向過(guò)程

導(dǎo)向系統(tǒng)對(duì)鉆車(chē)的方向控制，含有角度控制和孔升控制兩部分。是通過(guò)對(duì)鉆車(chē)推進(jìn)器的角度及長(zhǎng)度進(jìn)行控制而完成操作的。這就要求對(duì)其的角度每一節(jié)鉆孔的深度采取實(shí)地實(shí)時(shí)測(cè)量，在此軟件中通過(guò)顯示屏呈現(xiàn)出來(lái)，操作人員通過(guò)指令完成對(duì)鉆車(chē)的智能化控制是鉆車(chē)達(dá)到最終的作業(yè)要求[2]。

智能導(dǎo)向系統(tǒng)的角度只是包括測(cè)量和顯示的方向，系統(tǒng)會(huì)測(cè)算出與參數(shù)方向的偏差，偏差會(huì)顯示在控制屏上，為了使系統(tǒng)顯示準(zhǔn)確的值。操作人員需要規(guī)定一個(gè)參考方向。智能導(dǎo)向系統(tǒng)的孔深控制過(guò)程是鉆車(chē)配備了側(cè)孔深的設(shè)備，系統(tǒng)會(huì)在鉆孔時(shí)顯示即時(shí)深度，為了使系統(tǒng)能夠控制鉆車(chē)的鉆孔深度，達(dá)到工程要求操作人員需要給出一個(gè)全長(zhǎng)度的孔。

工作菜單進(jìn)入工作菜單后，屏幕出現(xiàn)所示的界面。將恐深探測(cè)儀的數(shù)據(jù)清零，查看操作者定義的參考方向，參考方向的模式選擇設(shè)定的孔扇推進(jìn)器俯仰角推進(jìn)方向，當(dāng)前孔深。推薦方向用電把表示把新表是參考方向，當(dāng)推薦方向與參考方向有偏差時(shí)，則以一條黑線來(lái)表示實(shí)際空低與參考方向所鉆的孔底的距離，如果完全按照參考方向推進(jìn)，則黑線縮短為一個(gè)點(diǎn)，并與靶心重合。

（三）智能化礦山巷道掘進(jìn)多少系統(tǒng)的配備和系統(tǒng)即達(dá)到的效果

配套設(shè)備包括三個(gè)傳感器，一個(gè)用于水平角度，兩個(gè)用于垂直角度。一臺(tái)顯示器。

系統(tǒng)功能主要有兩條。儀式在顯示器上實(shí)時(shí)顯示推進(jìn)量相對(duì)于動(dòng)軸線的方向。二是通過(guò)監(jiān)視器的操作人員可以把推進(jìn)去調(diào)整到正確的方向上。

計(jì)算機(jī)文檔：隧道掘進(jìn)導(dǎo)向系統(tǒng)由大量的硬件和軟件工程這些硬件軟件都是專(zhuān)門(mén)為了鉆孔作業(yè)臺(tái)車(chē)及其系統(tǒng)所設(shè)計(jì)，主要有安裝在告狀關(guān)節(jié)點(diǎn)上的角度傳感器外甥和推進(jìn)器的線性傳感器以及差量著孔速度的傳感器組成還包括測(cè)量鉆車(chē)且協(xié)助的請(qǐng)寫(xiě)一個(gè)傳感器的信號(hào)被傳輸至計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)這些數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)化為可讀數(shù)據(jù)，并在顯示屏上顯示，同時(shí)以電子文檔的形式保存在計(jì)算機(jī)內(nèi)。

達(dá)到的效果主要有兩條。保證周邊孔鉆孔的準(zhǔn)確性，使得孔與孔之間的平行度更加精準(zhǔn)。配置的系統(tǒng)配置。硬件配置系統(tǒng)功能效果如下。配套設(shè)備包括：一是九個(gè)傳感器，三個(gè)用于水平角度，六個(gè)用于垂直角度。

二、智能化礦山巷道掘進(jìn)導(dǎo)向系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)

（一）體系閉環(huán)運(yùn)行

全斷面快速自動(dòng)化掘進(jìn)系統(tǒng)的應(yīng)用，連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)，破碎轉(zhuǎn)載機(jī)。工業(yè)性實(shí)驗(yàn)結(jié)論得出一次成型絕之韻同步連續(xù)作業(yè)以及遙控操作。世界首創(chuàng)月進(jìn)尺可達(dá)4000米，從而打造出一套高效的自動(dòng)化兼智能化的礦山巷道掘進(jìn)導(dǎo)向系統(tǒng)。

（二）現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守

下礦井的人員減少1/3，可以說(shuō)是極大解放的雙手和勞動(dòng)力。而現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守就可以避免這些安全事故的發(fā)生。整個(gè)過(guò)程完全依照自動(dòng)化，只需技術(shù)人員控制操縱系統(tǒng)運(yùn)行，無(wú)需向以前傳統(tǒng)采礦法一樣。這樣就可極大提高礦業(yè)工作的安全系數(shù)，將危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)止于始端，大大保證了礦工的人身及生命安全。21世紀(jì)的今天，我們要積極進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，將更多的高新科技投入到生產(chǎn)領(lǐng)域。全封閉業(yè)的智能化采礦系統(tǒng)，具有諸多優(yōu)勢(shì)，節(jié)約了人力物力和財(cái)力，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。礦工的人員數(shù)量也大大減少。礦工的生命安全也要得到保障。智能化的礦山巷道系統(tǒng)的一個(gè)高專(zhuān)業(yè)化高精準(zhǔn)度的系統(tǒng)，外行人難以操作，只有內(nèi)行才能得以熟練運(yùn)用。

（三）遠(yuǎn)程診斷維護(hù)

煤礦特種機(jī)器人開(kāi)發(fā)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，市場(chǎng)需求巨大。包括煤礦生產(chǎn)作業(yè)，生產(chǎn)性領(lǐng)域。礦難事故處理作業(yè)，救援型領(lǐng)域。作業(yè)巡檢與安全預(yù)警服務(wù)，服務(wù)型領(lǐng)域。成功的開(kāi)發(fā)了智能化礦山，巷道掘進(jìn)早上系統(tǒng)，并應(yīng)用到各類(lèi)礦山巷道掘進(jìn)和采煤頂板切割設(shè)備中，可實(shí)現(xiàn)巷道的無(wú)人安全操作，減少對(duì)操作人員的身體傷害，并可獲得較正確地航道開(kāi)挖斷面，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

四、結(jié)束語(yǔ)

智能化礦山巷道掘進(jìn)設(shè)備導(dǎo)向系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，是落實(shí)國(guó)家通過(guò)高新技術(shù)提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)政策的具體體現(xiàn)。智能化是以自動(dòng)化、信息化以及人工智能等眾多高新技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)多學(xué)科、多技術(shù)的交叉融合及綜合應(yīng)用而形成的高端技術(shù)，將促進(jìn)我國(guó)采礦業(yè)這一傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與諸多高新技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)巷道的無(wú)人安全操作，減少對(duì)操作人員的身體傷害。并可獲得較準(zhǔn)確的巷道開(kāi)挖斷面，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，從而有效提高礦山企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]李硯耕.智能化礦山巷道掘進(jìn)設(shè)備導(dǎo)向系統(tǒng)的研究[J].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2019（01）：51-58.

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[3]王金華.我國(guó)煤礦智能化采掘技術(shù)的新進(jìn)展[J].中國(guó)科技博覽，2017（11）：46-47.