劉昊

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730000）

引言

礦山智能化開采與智慧礦山建設(shè)的技術(shù)研究與實(shí)踐，給礦山企業(yè)轉(zhuǎn)型和升級(jí)提供了發(fā)展思路，礦智能化開采模式是今后礦山工業(yè)的發(fā)展方向。

一、煤礦智能化定義

“智能化”的意思是說，在控制的過程中，能夠體現(xiàn)出精確敏感的感知能力，能夠進(jìn)行正確的判斷，同時(shí)還具備著高效快捷的執(zhí)行能力，能夠自動(dòng)地對(duì)自身所感受到的信息做出分析和判斷、決策以及執(zhí)行，那還能夠主動(dòng)的進(jìn)行學(xué)習(xí)和優(yōu)化。智能化的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：a)能夠準(zhǔn)確地感知外界信息并進(jìn)行采集；b)能夠把采集來的信息進(jìn)行有效的分析和準(zhǔn)確的判斷，并能夠主動(dòng)去學(xué)習(xí)和決策；c)它具有能夠進(jìn)行自主性的判斷以及決策，并能夠按照自己的判斷和決策進(jìn)行執(zhí)行的功能。煤礦的智能化開采主要是在這個(gè)自動(dòng)化開采系統(tǒng)當(dāng)中融入到一些能夠自主學(xué)習(xí)和決策的效果，讓煤機(jī)裝備能夠及時(shí)地對(duì)開采情況進(jìn)行感知，在感知的過程中并對(duì)井下環(huán)境變化和圍巖條件進(jìn)行采集，還能夠?qū)?shù)進(jìn)行有效的控制，煤礦智能開采的三個(gè)要素是：智能感知，智能決策，智能控制。煤礦智能化開采具有能夠進(jìn)行自動(dòng)化的學(xué)習(xí)以及決策的特點(diǎn)，能夠進(jìn)行自我的感知、分析、控制、修正的作用，那能夠更好地在不同的條件下進(jìn)行開采，能夠有效地適應(yīng)不同條件的環(huán)境，適應(yīng)了開采能力的智能化綜采裝備還能夠有效地結(jié)合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)環(huán)境來進(jìn)行變化，這樣才能夠真正地達(dá)到智能化開采的效果，能夠達(dá)到在相對(duì)有限條件下進(jìn)行無人化的開采方式。當(dāng)中，自感知是指對(duì)信息進(jìn)行采集，自分析是指對(duì)采集來的信息進(jìn)行及時(shí)的有效的分析，自控制是指對(duì)于分析的數(shù)據(jù)來進(jìn)行有效的決策，并制定控制方案，自修正是指在進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，對(duì)參數(shù)進(jìn)行修正以及控制的工作，能夠及時(shí)地適應(yīng)環(huán)境的變化，而進(jìn)行修正。自動(dòng)化是智能化開采的基礎(chǔ)，可以根據(jù)現(xiàn)代的智能理念來達(dá)到對(duì)礦山信息的采集，并可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的傳輸，然后進(jìn)行規(guī)范化集成，同時(shí)還可以可視化呈現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作以及智能化服務(wù)的一項(xiàng)系統(tǒng)。

二、礦山智能化開采現(xiàn)狀及存在的問題

在最近幾年，我國(guó)的礦山安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)發(fā)展地十分迅速，比如，可以實(shí)現(xiàn)井下人員定位，還有遠(yuǎn)程的監(jiān)控，無人運(yùn)輸和排水以及通風(fēng)的系統(tǒng)等，都能夠進(jìn)行自動(dòng)化的控制，就連一些人力資源、財(cái)務(wù)、物資等都能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的發(fā)展，辦公自動(dòng)化系統(tǒng)也得到很好的利用。由于礦山資源稟賦和開采條件具有多樣和復(fù)雜的特點(diǎn)，在開采的過程中，理念方面、技術(shù)方面以及管理的水平都不太協(xié)調(diào)，使得無人化的開采更加的艱難，還需要對(duì)一些關(guān)鍵的技術(shù)以及裝備進(jìn)行完善。這樣的具有網(wǎng)絡(luò)化，數(shù)據(jù)化，集成化，智能化的“智能化開采”礦山生產(chǎn)模式已經(jīng)逐步地走向了世界，并引起許多企業(yè)的注意以及重視。我國(guó)的礦山智能化開采建設(shè)較晚，從以前的沒有到現(xiàn)在的有，已經(jīng)有了許多的成果，同時(shí)還有許多沒有被突破的困難。第一，我國(guó)的礦山設(shè)備不夠完善，它的自動(dòng)化以及信息化沒有辦法滿足開采的需求。第二，對(duì)于系統(tǒng)的規(guī)劃不夠完善，科研力量沒有辦法集中。第三，缺少大量的科研人才，并且沒有獲得自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，沒有辦法達(dá)到一個(gè)兼容性較強(qiáng)的智能化開采軟件平臺(tái)。第四，對(duì)于礦山的管理較為傳統(tǒng)，沒有進(jìn)行創(chuàng)新，模式比較陳舊，沒有很好地進(jìn)行部門的協(xié)調(diào)，沒有辦法達(dá)到信息資源共享的效果。第五，沒有結(jié)合礦山的實(shí)際情況來進(jìn)行開采，導(dǎo)致“智能化開采”產(chǎn)生盲目性。

三、礦山智能化開采關(guān)鍵技術(shù)

（一）數(shù)據(jù)采集、建模和分析系統(tǒng)

根據(jù)采用三維激光測(cè)量，還有監(jiān)測(cè)雷達(dá)、微震監(jiān)測(cè)、傾斜攝影等一些技術(shù)手段，能夠很好地對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、采礦、測(cè)量等進(jìn)行信息的收集并管理，又有效地對(duì)生產(chǎn)以及管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行建立，這樣能夠更好地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)研究、共享和協(xié)同的目的，能夠利用大數(shù)據(jù)來對(duì)產(chǎn)能進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)和控制，還能夠利用大數(shù)據(jù)對(duì)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使得礦山的生產(chǎn)以及安全決策都得到了技術(shù)以及數(shù)據(jù)方面的保障。

（二）巷道智能化快速掘進(jìn)技術(shù)與裝備

對(duì)煤礦進(jìn)行開采，其準(zhǔn)備工作是需要進(jìn)行巷道掘進(jìn)，在這個(gè)過程中，會(huì)容易出現(xiàn)采掘失調(diào)的情況發(fā)生，現(xiàn)如今，大部分的煤礦都是根據(jù)采用單體錨桿鉆機(jī)來對(duì)煤礦挖掘的進(jìn)行支護(hù)，但是這個(gè)支護(hù)存在著許多缺點(diǎn)，比如鉆孔效率較低，工作具有復(fù)雜性等，這些弊端都會(huì)使得鉆機(jī)的定位出現(xiàn)問題。就會(huì)使得錨桿支護(hù)用時(shí)過長(zhǎng)，導(dǎo)致巷掘進(jìn)的進(jìn)度受到阻礙，此外，還存在有裝備不夠先進(jìn)，工藝水平達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的不良情況，就會(huì)使得掘進(jìn)工作的效率大大降低。如果要想從根本上解決這個(gè)問題，就要注意把掘和錨的工作平衡好。

（三）在開采的過程中應(yīng)用智能探測(cè)技術(shù)

1.煤巖分界技術(shù)。煤鹽分界技術(shù)主要是利用單個(gè)天線以及多普勒雷達(dá)進(jìn)行脈沖發(fā)送以及對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收。在工作信號(hào)對(duì)煤巖層進(jìn)行接觸的過程中，這個(gè)信號(hào)會(huì)被削弱，然后再反射到發(fā)射區(qū)域中。這樣就能夠有效地對(duì)煤層以及巖石層進(jìn)行有效區(qū)分。在進(jìn)行判斷時(shí)，人們可以按照反射波的波以及它的頻率來對(duì)煤、巖石的界面進(jìn)行有效的判斷，但在一定程度上，透射波以及巖層的厚度會(huì)對(duì)反射波造成影響。

2.超前探測(cè)技術(shù)。這技術(shù)他具有精確度高、范圍廣的特點(diǎn)。他不需要在進(jìn)行準(zhǔn)備工作的過程中分析物質(zhì)成分，它能夠在多個(gè)條件下進(jìn)行使用。

結(jié)束語(yǔ)

煤礦智能化開采是煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和煤炭工業(yè)技術(shù)改革的核心，煤礦企業(yè)務(wù)必緊跟信息時(shí)代的發(fā)展步伐，應(yīng)用信息技術(shù)的成果，將數(shù)字化、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)應(yīng)用于煤炭開采過程中，攻關(guān)智能化開采核心技術(shù)難題，逐步實(shí)現(xiàn)煤礦開采全過程的智能化監(jiān)控。