王超

摘 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程步伐的加快，對(duì)于能源的需求量也越來(lái)越大。在我國(guó)，煤炭資源在開(kāi)采的過(guò)程中存在著效率低下，部分地區(qū)開(kāi)采不徹底等問(wèn)題。隨著我國(guó)煤礦開(kāi)采行業(yè)與國(guó)外先進(jìn)理念的結(jié)合以及增加與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)的學(xué)習(xí)合作，我國(guó)在近幾年來(lái)也提出了煤礦智能開(kāi)采的理念方針：“無(wú)人跟機(jī)作業(yè)，人工安全值守”。本文將從我國(guó)新的煤礦開(kāi)采理念入手，對(duì)于我國(guó)煤礦智能開(kāi)采科技進(jìn)行介紹，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行分析展望。

關(guān)鍵詞：煤礦開(kāi)采；智能開(kāi)采；科技創(chuàng)新；發(fā)展

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的煤礦開(kāi)采技術(shù)以及安全性有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，單位煤礦的開(kāi)采量已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。但是我國(guó)的煤礦開(kāi)采主要還是集中在地下淺層，對(duì)于深層的煤礦資源開(kāi)采能力，仍然處于落后地位。西方發(fā)達(dá)國(guó)家在進(jìn)行深層煤礦資源的開(kāi)采時(shí)，能夠結(jié)合先進(jìn)的三維定位技術(shù)、地下紅外攝像技術(shù)、聲波雷達(dá)防碰撞技術(shù)以及地質(zhì)分析檢測(cè)技術(shù)，從而對(duì)于深層煤礦資源的定位，周邊環(huán)境等通過(guò)儀器做出極為準(zhǔn)確的判斷，協(xié)助深層煤礦資源的開(kāi)采。但是由于我國(guó)煤礦開(kāi)采技術(shù)起步較晚，對(duì)于煤礦開(kāi)采的先進(jìn)理念了解學(xué)習(xí)不多，因此對(duì)于深層煤礦的開(kāi)采能力依然較差。國(guó)家對(duì)于煤礦資源開(kāi)采技術(shù)極為重視，加快了對(duì)于新型煤礦資源開(kāi)采技術(shù)的學(xué)習(xí)以及與國(guó)外的交流，力求我國(guó)在“十三五”期間對(duì)于各種煤礦資源的開(kāi)采能力達(dá)到世界一流水準(zhǔn)。

一、國(guó)外煤礦資源智能開(kāi)采現(xiàn)狀

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，國(guó)外的煤礦開(kāi)采通過(guò)貫徹“自動(dòng)化控制、人工化干預(yù)”的理念，通過(guò)地質(zhì)勘測(cè)和挖掘技術(shù)相結(jié)合，在煤礦開(kāi)采以及煤巖識(shí)別方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了以煤礦地勢(shì)為載體的工業(yè)化采煤過(guò)程。

1.1工作面自動(dòng)化LASC系統(tǒng)

工作面自動(dòng)化LASC系統(tǒng)，是指在二十一世紀(jì)初由澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織承擔(dān)的煤礦資源綜合采集項(xiàng)目。四年以后，該組織基本掌握了通過(guò)采煤機(jī)進(jìn)行三維定位、通過(guò)光導(dǎo)纖維螺旋機(jī)器進(jìn)行采礦工作平面的平面切割校準(zhǔn)以及工作平面自動(dòng)化操作等三項(xiàng)技術(shù)，并將其投入煤礦開(kāi)采的實(shí)戰(zhàn)使用中。在實(shí)際的使用過(guò)程中，通過(guò)光導(dǎo)纖維螺旋儀器進(jìn)行的三維定位以及嵌入恰當(dāng)?shù)墓ぷ髅婵刂颇Ｐ鸵约坝?jì)算矩陣，能夠準(zhǔn)確的對(duì)于深層煤礦資源進(jìn)行定位，并實(shí)現(xiàn)對(duì)于工作平面的校準(zhǔn)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于難開(kāi)采地區(qū)的煤礦資源開(kāi)采，顯著的提高了人均煤礦利用率以及開(kāi)采率。

1.2智能開(kāi)采服務(wù)中心

智能開(kāi)采服務(wù)中心，是指在采用了工作面自動(dòng)化LASC系統(tǒng)的開(kāi)采區(qū)域，進(jìn)行煤礦開(kāi)采工作環(huán)境以及周邊環(huán)境的全天候監(jiān)控，同時(shí)，對(duì)于煤礦開(kāi)采儀器進(jìn)行定期的檢修工作，保證深層煤礦開(kāi)采在一個(gè)穩(wěn)定、安全的環(huán)境下進(jìn)行。當(dāng)煤礦開(kāi)采區(qū)域出現(xiàn)故障或者潛在隱患時(shí)，智能開(kāi)采服務(wù)中心能夠在第一時(shí)間進(jìn)行警報(bào)以及全開(kāi)采區(qū)的通知，并對(duì)監(jiān)控站的監(jiān)控人員進(jìn)行分配，保證離警報(bào)現(xiàn)場(chǎng)最近的檢修人員能夠在最短的時(shí)間內(nèi)趕到事故現(xiàn)場(chǎng)并進(jìn)行檢修。

1.3布爾加井工礦智能開(kāi)采技術(shù)

布爾加井工是位于澳大利亞的一家煤礦開(kāi)采公司。2015年礦井產(chǎn)量達(dá)到了900萬(wàn)，并以10%的速率呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。該礦井采用的是LASC工作面自動(dòng)化系統(tǒng)。該礦井的采煤機(jī)在進(jìn)行刮板的運(yùn)輸時(shí)，通過(guò)LASC系統(tǒng)進(jìn)行頂端控制、底端自動(dòng)化操作的方式，使得礦井的最高割煤速度達(dá)到了14米/min。同時(shí)，在工作面位置嵌入支架，通過(guò)自動(dòng)牽拉支架以及人工操作方式實(shí)現(xiàn)支架的頂端切碎、人工牽拉，從而將支架合理的嵌入工作面位置，實(shí)現(xiàn)支架在橫向切角、縱向切角等方向與工作面的完美貼合。

二、國(guó)內(nèi)智能開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀

2.1智能開(kāi)采控制系統(tǒng)

通過(guò)對(duì)國(guó)外先進(jìn)采煤技術(shù)的學(xué)習(xí)以及與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)的交流合作，我國(guó)目前也制造了一套完整的智能開(kāi)采控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)從地面平面上的指揮中心開(kāi)始，通過(guò)公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控視頻主機(jī)連接，再通過(guò)服務(wù)器將信息傳遞至輸送機(jī)，通過(guò)與地面以下的礦井控制中心連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)于井下作業(yè)所有情況的實(shí)時(shí)掌握。

2.2遠(yuǎn)程干預(yù)無(wú)人機(jī)化采煤工藝

我國(guó)研發(fā)制造的智能采煤系統(tǒng)，最通用的工藝便是無(wú)人機(jī)器切割采煤，操作人員遠(yuǎn)程控制進(jìn)行采煤作業(yè)。通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)的感應(yīng)設(shè)備，對(duì)于井下環(huán)境進(jìn)行全方位的監(jiān)控，并通過(guò)工作面的LASC系統(tǒng)進(jìn)行信息的網(wǎng)絡(luò)交互；同時(shí)，通過(guò)人工智能控制設(shè)備的安裝，實(shí)現(xiàn)對(duì)于煤礦的自動(dòng)化切割以及流水線式運(yùn)輸。

2.3礦井虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

礦井虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是指利用系統(tǒng)的三維虛擬結(jié)構(gòu)重建能力，對(duì)于礦井的實(shí)際環(huán)境進(jìn)行模擬，并對(duì)采煤設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行虛擬演習(xí)，通過(guò)工作人員對(duì)其進(jìn)行操作模擬并對(duì)其進(jìn)行總結(jié)，從而得出系統(tǒng)故障好發(fā)點(diǎn)以及采煤過(guò)程的難點(diǎn)。同時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)的模擬能力，能夠?qū)τ诓煌吞?hào)的設(shè)備進(jìn)行比較，從而找出最適合的采煤儀器，最大限度地提高煤礦開(kāi)采能力。

2.4遠(yuǎn)程遙控技術(shù)

遠(yuǎn)程遙控技術(shù)，是指在煤礦地實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，利用智能化地采煤機(jī)進(jìn)行煤巖的切割，而工作人員在設(shè)備控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程干預(yù)。這種遠(yuǎn)程遙控技術(shù)，基本上在采煤、切割、運(yùn)煤等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了完全自動(dòng)化，既降低了生產(chǎn)事故發(fā)生的可能性，也提高了煤礦開(kāi)采的效率。通過(guò)這種遠(yuǎn)程遙控的開(kāi)采方式，對(duì)于傳統(tǒng)的單機(jī)采煤設(shè)備進(jìn)行了翻天覆地的改革，建立了系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)，單個(gè)設(shè)備執(zhí)行的體系結(jié)構(gòu)，將煤巖切割機(jī)、皮帶輸送機(jī)、電力系統(tǒng)與供水系統(tǒng)等有機(jī)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成了一個(gè)連接緊密，操作方便的采煤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于采煤系統(tǒng)的統(tǒng)一控制和管理。

三、結(jié)語(yǔ)

綜合全文，我國(guó)通過(guò)增加對(duì)于國(guó)外先進(jìn)采煤理論的學(xué)習(xí)以及與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)的交流合作，建立了一套適合國(guó)內(nèi)煤礦資源的智能化開(kāi)采系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)用國(guó)外的LASC系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)了無(wú)人跟機(jī)操作，人工遠(yuǎn)程干預(yù)的工作模式，既提高了煤礦的開(kāi)采效率和利用率，也極大的降低了煤礦開(kāi)采的潛在風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于我國(guó)未來(lái)有限的煤礦資源開(kāi)采有著重要的指導(dǎo)意義和可利用性。因此，在未來(lái)的煤礦開(kāi)采中，需要積極解決該系統(tǒng)存在的問(wèn)題，將其廣泛的應(yīng)用于全國(guó)的煤礦開(kāi)采中去，提高我國(guó)煤礦開(kāi)采的智能化進(jìn)程。

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（作者單位：北京天地華泰礦業(yè)管理股份有限公司）