煤矿智能化开采关键核心技术探究

王建双

（中国石化长城能源化工（宁夏）有限公司,宁夏 银川750001）

智能化时代背景下,智能化技术的应用愈来愈广泛,将智能化技术和煤矿开采相结合,有助于创新煤矿开采的形式,提高煤矿开采的质量和效率。“互联网+”以及大数据技术和人工智能技术,在诸多领域都得到了广泛应用,大大的改变了人们的生活以及生活的方式,煤矿资源作为满足人们生活以及工作需求的关键性能源,在前期的开采环节,需要提高开采的效率,保障开采的安全性,这就对智能化开采技术的应用需求大大提高。

1 煤矿智能化开采的需求

煤矿资源的开采过程中,传统的方式主要是以人力资源为主,但是在煤矿开采中存在的安全隐患也比较大,常常在煤矿开采中发生安全事故,造成人员伤亡。煤矿生产中的安全措施虽然愈来愈完善,但由于煤矿水以及瓦斯等因素的不确定性,仍然对煤矿开采的安全造成了很大的威胁。受到煤矿开采而带来的人员伤亡安全事故不时发生,给人们的生命安全以及财产安全造成不可挽回的损失[1]。面对这一现状,煤矿开采中对智能化关键核心技术的应用需求不断增高,煤矿生产中采用智能化技术,能大大减少人员的参与,这对保障煤矿开采的质量有着积极意义,能最大程度减少人员的伤亡损失,提高煤矿开采生产的质量和效率。

2 煤矿智能化开采关键核心技术

煤矿智能化开采关键核心技术的类型比较多样,为能对各项关键核心技术有更多的认识了解,从以下关键核心技术进行阐述：

2.1 地质雷达关键核心技术

煤矿开采过程中采用智能化开采技术是提高开采质量的重要保障,地质雷达关键核心技术作为重要技术组成部分,能为煤矿智能化开采起到促进作用。煤矿开采工作主要是在地层中实施,所以对岩层准确识别煤层是比较关键的,这就需要采用智能化技术,要对煤层位置准确判断,以及对煤层厚度准确识别,如此能为调整液压支架高度提供有效参考。煤层的偏差如果超过可控的范围,就容易对采煤机工作质量和效率产生不利影响,容易出现截割岩层的问题[2]。所以通过地质雷达智能化关键技术应用,能为煤层的位置判断以及对煤层厚度的判断达到准确的目的,通过将地质雷达关键技术和其他的技术相结合应用,将红外成像技术和其他辅助技术相结合应用,能保障工作面周围地质三维成像的准确度,这对实际煤矿开采工作的质量控制有着积极意义。采用地质雷达关键技术和其他辅助技术综合应用,能够对煤层以及顶板和煤层下岩层等形成立体化的观察效果,这对提高煤矿开采的质量有着保障。

2.2 MOS 智慧综合管理关键技术

煤矿开采中应用关键核心技术能有效提高工作的整体质量,通过多系统综合管理操作平台的科学化运用,面向智慧矿山建设一体化的信息感知以及展示和应用的平台,系统中有个煤矿子系统以及智能设备等作为支撑,这对支撑应用业务逻辑功能软件也能发挥积极作用,通过多需求通讯以及云计算技术的综合应用,系统内置智慧安监以及矿区一张图等相应功能模块,这对保障煤矿智慧生产的质量有着积极作用[3]。MOS 智慧综合管理关键技术,通过全面数据标准化,接入的操作系统平台数据采用的是统一格式交换以及存储,数据互联互通比较高效。统一化数据存储方案应用的作用价值比较突出,监测数据使用统一存储方案,能将数据资源混乱问题得到有效解决,保障数据传输的稳定和实时性。另外,在组态化以及可配置的作用发挥也比较突出,支持大数据分析,这对保障管理系统的应用质量有着积极意义。

2.3 煤矿智能化开采5G 关键核心技术

提升煤矿开采的质量,在通信网络技术的应用环节比较重要,通过将5G 关键技术科学应用,和煤矿开采设备进行有机连接起来,这对提高通信的效率有着保障,能为煤矿开采智能化发展提供动力支持。煤矿生产的效率和通信技术的应用效果也有着很大的影响,只有保障通信技术的应用质量才能为煤矿开采作业活动高效开展起到促进作用。通信技术发展和煤矿开采之间有着紧密的关系,随着通信技术的发展进步,煤矿开采的技术水平也在不断的提高,如通过表1 所示,能够对通信技术的发展和煤矿开采之间的发展的关系进行了解。

5G 关键核心技术应用下,促进了万物互联,在煤矿开采中井下综采工作面以及掘进工作面是局部受限空间,环境也比较复杂,在5G 环境下进行部署海量传感器,能够保障获得丰富性数据,为智能决策提供参考依据。5G 技术的应用使得地质条件超前精细探测,多源勘探数据融合的4D 透明地质重构,设备精准定位与姿态精准感知,大数据处理与知识挖掘,面向煤矿智能化开采的微服务体系架构,总体上提高了煤矿开采的质量水平[4]。

表1 通信技术发展和煤矿开采技术发展关系

2.4 装备定位关键核心技术

煤矿开采工作的实施过程中对装备定位关键核心技术的应用也是比较重要的,智能化煤矿开采装备空间位置信息的准确是正确采掘的保障,通过关键位置信息指导才能按照预定轨迹作业。装备定位技术的运用中,有的煤矿采用中继通讯技术,井下设置GPS 信号进行定位,在工作面上难以使用,通讯的是弱电信号,工作面开采中有比较强电磁场对弱电信号造成影响,接收的信号噪声比较大,这对装备定位会产生很大影响,设备定位技术要对信号干扰问题克服,以及对定位精度不足的问题克服,在这一方面的技术发展还需要进一步深化[5]。在基于GIS 地理信息系统导航,基于RFID 的AOA、TOA 算法,捷联惯导系统等支持下的导航技术应用有着低成本的优势,局部定位导航应用场景核心芯片技术,精度控制比较高。

图1 装备定位结构图

2.5 井下环境监测关键核心技术

煤矿智能化开采技术中对井下环境监测关键核心技术应用是比较重要的,开采企业对煤矿实施的井下开采工作,由于井下环境复杂,会造成井下探测技术使用中受到限制和影响,无法保障准确探测。通过对环境监测技术科学应用,能够在环境监测的质量控制方面得以保障,当前的煤矿开采中环境监测以及振动探测的识别技术已经得到了广泛应用,煤炭探测传感设备,高精度穿透工艺,网络开采传感设备等,这些设备在煤矿开采中都发挥着比较重要的作用,设备技术之间的关联性也比较强,采用相互配合的方式提高技术应用精确度,数据传输计算的质量能得以保障,这对提升煤矿开采工作效率有着保障[6]。

2.6 井下数据分析关键核心技术

煤矿智能开采过程中对井下数据分析关键核心技术科学应用下,这对提升煤矿开采的质量有着保障。数据分析是当前煤矿智能开采中比较关键的工作,只有保障数据分析的质量,才能有助于提升煤矿开采的质量。大规模复杂化系统数据分析工作的实施,在生产过程中会产生海量数据信息,数字煤矿智慧逻辑模型的应用,能有助于提高数据分析的整体质量。数据分析中逻辑模块需要从诸多传感器中获得煤矿井下的详细信息数据,工作人员要采用相应信息数据,提升煤矿开采挖掘的质量,保障能规律化的剖析,解决了数据分析的问题,就能保障煤矿智能化生产的质量。当前的数据分析关键技术还需要突破多种类以及多层次,多特征数据信息的分析难点,以及在面向视频内容识别的大数据处理分析平台的运用方面,要进一步优化,保障数据生产过程的分析效率。

3 结论

总之,煤矿智能化开采中运用到的相关关键技术类型是多样的,为能有效提升技术应用的质量水平,这就要求技术应用前做好分析工作,保障选用的智能化技术能满足煤矿开采工作的实际需要,本文通过对地质雷达关键核心技术,装备定位关键核心技术,井下数据分析关键核心技术等技术的介绍,希望能为技术的应用起到积极作用。