矿山机械智能化的应用及发展趋势

段利军 何山

河北钢铁集团矿业有限公司承德柏泉铁矿 河北承德 067500

随着我国经济发展的越来越快，市场经济也在不断地发展，从而导致竞争越来越激烈，这也加大了各个企业的压力。因此，对于现在的采矿企业来说，只有不断地提高竞争力才可以更好地生存下来。随着自动化和智能化技术在采矿工作面的逐渐应用，工作人员的工作环境将得到进一步改善，工作量显著下降，为无人开采奠定了重要的技术基础。如果机械智能化可以更好的发展，那么就可以促进采矿行业更好的进步，可以给它们的企业带来更多的利润，同时也可以反过来促进自动化行业的进步。

1 矿山机械智能化分析

1.1 实现采掘智能化需求的关键技术

①视频监控技术。在进行矿山视频监视技术应用过程中，需要与指挥中心相连接获得高清的图像效果，确保操作人员通过显示屏就可以对矿井的实际情况进行了解，在提升安全的条件下进一步分析生产问题，在视频操作技术应用过程中可以对井下作业人员进行引导，利用传感器智能化地跟踪设备的位置，通过摄像头采集画面，了解当前运行的情况，有针对性的进行特异性的开采，以提升开采的安全性和质量。②智能记忆截取技术。智能记忆截取技术，即自动化融合学习系统和记忆人工操作，借助采煤机示范刀能够顺利实现自动化割煤。在采煤机的控制系统中，可将采高编码器和位移利用起来自动进行定位，使采煤机的位置更加精准。除此之外，自动定位也可借助结合位置传感器来展开，进而更加高效地开展开采工作。

1.2 无人驾驶技术系统中的应用

随着导航系统、传感技术、无线通信技术及机器学习技术的发展，无人驾驶技术也在不断地突破革新。无人驾驶系统能帮助矿山企业优化业务管理流程，提升整体生产经营管理和决策水平；形成集中管控，对汽车运输、协同生产、应急处理等过程进行全面监测和集中控制；优化剥离、采装、运输和地面生产过程，提高资源利用率，实现节能减排、绿色开采。无人驾驶技术在矿山的应用将解决设备作业效率低、运输成本高、安全事故频发等难题[1]。

1.3 矿井提升机中的应用

矿井提升机是煤矿开采的重要设备，其主要负责向井下输送材料和设备。通常情况下，矿井提升系统的惯性大、控制程序复杂且对速度控制比较严格。提升机在工作时，需要频繁地启动和停止。若采用普通的机械式开关来进行控制，则对提升机的控制系统会产生较大的冲击。因此，很多矿井的提升机都进行了智能化改造。将变频技术应用于提升机的启停控制，可实现提升机的平稳启停，从而提升了提升机使用的安全性。

1.4 矿井采掘中的应用

井下矿石的空间信息是需要随着开采的进行时间的推移随时修正动态发展变化的四维空间，而精确的地质信息的探测及更新技术，是井下智能采掘的先决条件。理想的状态是通过工作面采掘设备融合安装探测设备，实现随掘随采随探测，并同时处理、解译和建模修正地质模型的参数。以此建立符合自动智能化开采条件的四维动态地质-巷道模型。通过构建多元信息的4DGIS云平台，可以实现煤岩状态及采煤机械状态的动态集成。目前我国先进矿井采用的3D地测采煤“一张图”技术可以达到井田地质数据的共享，并且可以实现报表、甚至是专业图纸的自动截割绘制，大大解放了矿山生产管理人员，科学有效的为矿井安全生产提供技术保障。目前工作面的探测设备还不能达到同采掘设备融合，达到随采随探测的程度。

1.5 矿井通风机中的应用

矿井通风机是矿井通风的主要动力源，不仅要保证其运行的可靠性，还应保证其运行的经济性。一般情况下，矿井通风机消耗的电能占矿井总消耗的50%左右。因此，必须保证矿井通风机处于经济运行状态，否则会有大量的电能浪费。在过去，矿井通风机的工况点是通过风机的叶片安装角来调节的，调节所用时间较长，十分不方便。很多时候，矿井通风阻力的测定几个月甚至半年进行1次，而在这个周期内大量电能会被白白浪费。而矿井通风机经过智能化改造后，通过煤矿井下安装的传感器可实时测得矿井局部通风阻力，根据矿井通风网络就可确定矿井的实时通风阻力[2]。

2 矿山机械智能化发展趋势

2.1 智能导航技术

为了能够让导航技术和计算机技术进行有效应用，在实践中需要注意加强采掘设备的实时定位，对工作面的地质勘测和空间定位问题进行完善，让智能化水平提升，以便做到安全监控和高精度开采。

2.2 智能机器人

利用遥控智能机器人完成工作面的维护和管理，具有较好的效果，需要注意加强先进传感器的匹配，并且完成改装，以提升矿井智能化工作面的自主开采效果。需要对智能化掘进技术进行有效的应用，让掘进设备的智能化和整体性提高，对掘进工作面进行有效的控制，保证无人化开采的实现。

2.3 使用人工智能神经网络来进行故障诊断

人工智能技术的不断成熟和投入使用，人工智能技术主要是将计算机技术和生物学技术相结合，现在科学研发出来的人工智能技术神经网络方法是虚拟人类的大脑特点。它完美的将人类的大脑最基本特点应用在技术中，并且投入使用之后也取得了很好的效果，将大脑内部组织性和适应性形成了技术中的记忆功能和学习功能，这两个功能也是技术最核心的功能，它的显著特点是能更精准的诊断出设备所出现的故障问题，或者是设备存在隐藏性问题，应用这个技术在故障检测中非常简便。同时人工智能神经网络设备还可以具备容错的特色功能，它将会用最客观最基础的状态去进行整体机械的评价，即使是检测设备已经出现了问题，这些技术也能保障最终的诊断结果不受影响，这项卓越的研发技术将为整个机械设备诊断技术提高了进步空间[3]。

3 结语

目前，中国矿山开采行业正处在从机械化开采向智能化开采及智能化开采转变的关键阶段。实际工作中，要和施工现场的实际情况相结合，合理选择智能开采技术，相关工作人员应借助科学、合理的解决手段，顺利开展矿山开采，推动我国相关产业良好发展。