智能化矿山与智能化开采技术的发展方向

智能化矿山与智能化开采技术的发展方向

李亮

北京中煤建机电设备有限公司 北京市 102218

摘要：当前我国大力倡导的信息化技术与智能化技术以及人工技术所结合的工业技术，能够有效地在根本上解决矿山高效率开采所遇到的各种阻碍，同时这也是发展智能化矿山的主体方向。我国的矿山开采技术、设备经过长时间的发展，已经从依赖进口，变成自主创新。通过使用智能化开采技术，已经将以往的开采技术与设备的操作水平提升了几个档次，同时还基本实现了全部国产，利用国产技术与设备也更好地实现了在薄与极薄层开采、大采高与超大采高及超厚煤层的综合开采，促进我国的智能化开采技术水平得到进一步的提高，并且为进一步完成智能化矿山建设与智能化开采奠定了良好基础。根据智能化及智能化开采为中心，提升矿山开采效率的同时，将智能、安全、高效带入矿山开采中，来实现现代化矿山生产体系的完善构建

关键词：智能化矿山；智能化开采技术；发展方向

1导言

智能化矿山建设是一个由多个技术革新阶段组合，多阶段技术体系相继得到完善的过程。建设智能化矿山，将有效提升矿山生产、经营和管理决策水平，在发展更加高效矿石采选工艺的基础上，加强对智能化开采技术的研究，不断创新矿山开采施工工艺，有效管理矿山智能化开采技术装备，促进矿山开采工程的长远发展，获得更多的经济效益。

2智能化开采的基本概念

所谓的智能化开采就是自动化开采的升级，主要是实现矿山开采的自动化和无人化。值得注意的是，智能化开采与自动化开采存在显著区别。自动化开采时采煤机及配套设备只能按照预定的轨迹运行，不能根据现场实际情况进行调整。而智能化开采时采煤机及配套设备能根据现场的实际情况来调整设备的运行轨迹及位置，也就说具有一定的学习能力。由于自动化开采存在较大的风险，使得这项技术并没有很好地发展。随着人工智能技术的日渐成熟，一些先进的学习算法可供使用，这使得矿山智能化开采成为可能。智能化开采的关键在于设备的智能化，主要包括采煤机智能化、液压支架智能化及刮板输送机智能化。实现智能化的关键在于采煤设备中使用一些先进的微处理芯片，也就是说给采煤设备装上一个“大脑”。为了使采煤设备能根据周围环境做出相应处理，要求采用一些智能算法来处理设备上传感器采集来的数据。总的来说，智能化开采就是使综采设备能根据周围环境自动调整运行状态，实现对矿山的安全高效开采。

3智能化矿山建设存在的问题

智能化矿山是从生产、安全、经营等方面全方位的对整个矿山的正常运转进行管控，所谓管控，即管理与控制的意思，是从管理学、系统工程、控制理论等角度进行研究并加以界定的，是企业管理的具体体现。而智能管控则是随着科技的发展加入了人工智能的概念，利用计算与通信技术、软件工程与信息工程等多学科、多技术相互结合、相互渗透来提高企业管控的智能水平,是现代企业管理科学技术发展的新动向。随着我国众多矿山企业智能化矿山建设的推进，目前在网络通信建设、生产过程管控、无人驾驶等方面取得了进展，但是，也不可避免的认识到同世界先进的矿业国家的差距，还有很多亟待解决的问题，主要表现在以下几个方面：矿山设备自动化程度不高且感知范围不全面，矿山设备包括采、运、排过程中所有涉及的生产设备和辅助设备，目前未能对所有设备的参数监控、生产过程监控、维修周期监控进行全面覆盖；基础建设未有全局规划、整体信息化水平不均衡。目前矿山整体缺乏完善的信息化建设全局规划，已经开发的信息化系统仅仅从局部解决个性问题，却又缺少专业的维护，多个系统间均独立运行，无法进行数据共享，导致矿山未形成有效的管控体系；矿山未形成统一的综合管控平台，生产过程中各环节的信息缺乏统一整合，数据结构和数据存储无统一格式，重复度高，同时在数据挖掘层面的分析较少，缺乏整体指标性、规律性的研究。

4智能化开采技术

4.1远程人工干预技术液压支架自动化运作

液压机运作环境较为复杂，为了使液压机能够正常运作，一般需要大量技术员工对液压机进行实时动态监控，那么这必然会造成大量人力资源的浪费以及公司成本的增加，更重要的是针对出现的问题不能够及时的发现，就会导致信息反馈不及时，产生的问题得不到及时的解决，最终会造成整体煤炭开采工作的整个运作效率低下。如果可以实现液压机的运作能够处于实时的监控状态之下，那么这将会大大提高煤炭开采工作的运作效率。该技术主要是以实现液压机控制系统与视频监控系统相融合的形式，通过视频监控部门可以实现操作环境处于可视化的状态，同时通过该监控系统远程操作控制还可以实现液压支架能在复杂的环境下自动运转，并能够收集运转过程中产生的相关数据以及相关信息，之后系统会对该信息进行自动整理、分析并报送给相关部门。

4.2精准地质信息系统及采掘探测技术装备

矿山的地质信息会随着采掘工作的进展而发生不同变化的动态信息。将地址信息精准化是矿山采掘的基本也是核心，也是智能模块形成的基础条件。所以，开发工作面使用智能采掘系统及装备，将采掘数据与地址信息自动采集、处理、分析从而构建一个精确的四维动态巷道图，将矿井内部全方位信息透明化，从而实现将地质信息、测量数据及巷道掘进动态，形成三维电子图进行管理，这些就是实现智能化矿山的基础条件。目前，2D与3D地测技术，基本可以实现多个部门进行数据互通共享及重要图件绘制、文件报表报备等工作，在日常的管理工作中合理使用该项技术能够有效地将工作的效率提高，同时，也能使工作的质量得到保证。若想真正意义上实现人工智能开采只凭这些是完全不够的，必须要求技术系统可以随着开采的进度推进自身设备可以实现自动学习、自动更新、自动反馈、自动操作。当前，首要任务是在现有三维GIS技术管理平台上，将采掘过程中收集的各种数据信息及研发工作面3D地质动态图绘制技术结合，构建出一个透明化采矿的智能化掘进技术与地质分析汇聚一身的管理平台，此平台可以为以后矿山开展工作提高安全保障

5智能化矿山与智能化开采发展方向

根据目前我国的煤炭信息化与智能化开采技术，不断地探索与研发更加有效的信息化与智能化开采技术，并将新技术加以推广，从而在2020年建立百所示范矿山，这百所示范矿山必须具备智慧智能开采的初步框架，矿山内部采掘也需要将三个大重点部位，实现岗位无人、巡逻有人、远程操控的自动化生产模式。最迟到2025年，我国将彻底地解决智能化矿山智能化开采中所遇到的难题，并且在全国范围内的各大矿山树立以智慧矿山智能开采的目标，进一步完善智慧矿山的多信息融合系统，并将井下高危作业岗位用机器代替人工，彻底地实现智能化无人操作的目标。预计到2035年，我国会使智能化矿山智能开采技术得到全面的革新，在全国范围内实施矿山的智能化开采，并且使矿山内运行的每个机器和环节都具备智能决策，进行自动运行，达到全矿设备一键式操作，逐步实现机械化生产，彻底地完成机器操作取代人工操作，不断推进我国煤炭行业的健康稳定发展。

4结束语

总之，我国煤炭企业的未来发展趋势就是智能化矿山与智能化开采，将顶层的设计工作做好是进行智能化矿山与智能化开采的基础，也是重要前提，应坚持正确的原则，合理科学地规划智能化矿山的总体框架，并建立完善的工作管理体系，同时，结合技术进步，进一步提升各系统智能化水平，构建多产业链、多系统集成的矿山智能化系统，建成智能感知、智能决策、自动执行的智能化矿山，使煤炭开采工作的安全系数得到进一步的提高，促进我国煤炭企业更好更快地发展。

参考文献：

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