智能化矿山采矿技术中的安全管理问题

智能化矿山采矿技术中的安全管理问题

王建军

山东能源枣庄矿业集团蒋庄煤矿安检处  山东省枣庄市滕州市  277519

摘要：煤矿行业在我国社会经济发展中发挥着至关重要的作用，但是由于煤矿开采现场工作环境复杂，对采矿人员的安全意识、责任意识、风险防范意识要求较高，智能化、信息化、自动化技术的应用虽然提高了煤矿企业的生产效率，但是对基层工作人员的专业技能，对各类设备的熟练程度提出了更高的要求，安全管理模式也要随着生产方式的变化做出调整和优化，才能充分发挥出智能生产设备应有的价值，推动煤矿企业的创新发展。

关键字：智能化矿山采矿；安全管理；问题；措施

1综采工作面智能化发展现状及关键技术

1.1综采工作面智能化发展问题

对国外智能化开采技术进行细致的总结，并对国内智能化开采理念进行了框架化的设计，并将智能探测、智能导航和智能控制视为矿山智能化的重点发展方向；通过对比综采工作面自动化、智能化、无人化的区别，阐明了工作面智能化得到重要性和关键技术。详细分析了综采工作面智能化的发展阶段和未来趋势，并给出了相关技术建议和策略。

根据我国煤炭工业的发展进程，煤矿智能化建设大约可以分为四个阶段：即机械化、自动化、数字化和智能化：第1阶段以机械化生产代替人工劳动为标志，例如液压支架实现自动跟机、采煤机可以记忆割煤；第2阶段以矿井主要设备实现自动化运作、工作面实现远程遥控为特征；第3阶段以工作面引入数字化技术为特征，包括工作面自动化生产、矿井自动规划等方面；第4阶段为最终的智能矿山阶段，综采设备实现自适应开采并可以深度学校，井下无人机等设备可以完全代替人工采煤，实现无人值守。

1.2综采工作面智能化开采的关键技术

开采装备的可靠性。开采装备的可靠性作为智能化开采的首要问题，主要由两方面系统组成，包括装备的原生可靠性和系统传感器零部件的可靠性。装备的原生可靠性主要通过初始设计、制造组装、系统测试等多位一体的方法进行保障。但更重要的是如何保障智能化传感器零部件的精准运作。由于井下工作环境复杂多变，为更快地适应该环境，需要不断地对环境进行模拟测试，对数据进行的实时的记录、传输和反馈，最大程度上降低传感器的故障率。

设备自身状态的检查及对环境的适应。井下工作面环境恶劣，设备之间的安置与连接错综复杂。在目前的使用中,仅有推移、红外、压力、倾角、采高等通用传感器可以保持较高的灵敏度，而新型的煤层物探技术、探测精度、激光雷达等先进技术还难以满足需求，智能化程度更深的工作面巡检的机器人大范围推广还有待提升。

工作面的直线度控制。工作面的直线度对煤炭的正常开采有着重要的影响。就目前所掌握的技术而言，对支架在自动跟机过程中的精准移动缺乏有效控制。在复杂条件下，如大倾角工作面、薄煤层开采等问题还需对其智能控制技术进一步的完善。除此之外，机械设备间的连接情况、工作面围岩稳定性情况、执行系统的响应特性等都会影响工作面的自动调直。在进行系统研发时，不仅要提升工作面自动调直的精确度，还要注意使用成本的控制。

2提高矿山开采安全管理水平的有效措施

2.1加强信息系统的建设

随着科学技术、网络技术、通信技术迅速发展，现代化、信息化、智能化、数字化管理系统被广泛应用于各个行业，煤矿生产活动具有危险性，安全隐患多，采用人工为主管理方式无法实现全方位的管理，导致安全管理工作存在很大的盲区和漏洞，阻碍煤矿企业的进一步发展。煤矿企业要根据行业特征和时代发展趋势，加强信息化管理系统构建，利用信息管理系统实现煤矿生产的精细化、全方位管理，利用信息系统可以对煤矿开采过程中的各类数据信息进行及时收集、分析、整理，明确生产中存在的安全隐患，提高煤矿企业的管理水平。

在智能技术的支撑下，可以对煤矿开采中涉及安全问题的各类数据信息进行准确分类，并建立历史信息数据库，可以为后续生产工艺的优化，生产模式的调整以及相应管理制度的完善提供数据支撑。与此同时，安全管理人员可以利用网络技术对煤矿开采现场的具体工作情况进行实时化、动态化监管，加强对施工人员的管理，对施工行为不规范、操作流程不合理的施工环节进行及时制止和纠正。在网络技术的支撑下，也可以对各类智能设备的运行状态和生产情况进行监管，及时发现存在安全隐患的生产设备，以此来提高煤矿企业的安全管理水平，提高企业的经济效益和社会效益。如图 1 所示。

图1 基于大数据技术智能化采矿系统架构的设计

2.2引进先进技术，为智能化提供支撑

技术水平直接影响煤矿智能化建设进展，为了能够实现智能化需要建立一套智能的网上操控平台，通过线上的方式直接完成对采矿设备的操控，由智能化手段代替传统的人工工作。但难点在于采矿工作的技术和环境具有一定的复杂性，特别是对于采矿地形和位置的判断方面，操控平台对于信息的分析处理能力尤为重要。在分析过后需要将数据传输到中控平台中，这就对于平台的决策能力有了更高的要求，平台的智能化水平需要覆盖到对于煤矿产业的施工预测上，从而规避掉煤矿作业中的一些问题。

除此之外，智能化手段需要强大的信息技术支撑。为了提高信息传递的效率，可以通过5G技术的利用来实现，将5G技术的高速通信技术来提升智能平台的感应速度，也能大大提升平台数据分析的效率，将矿井上下的施工进度和具体情况进行实时传递。然而，智能化平台也存在着一定的信息安全问题，在网络技术的运用上就要注意对于关键信息的访问权限控制和重要信息加密，从根本上避免煤矿产业中的网络信息安全问题。

2.3加强人才培养力度

煤矿生产的基层施工人员普遍文化水平不足、安全意识薄弱、风险识别能力差，人为因素导致的安全事故频发，基于以上原因，煤矿企业要加强人才培养力度，随着智能化设备的应用，需要各个环节的施工人员明确自身岗位职责，熟练操作相应的智能生产设备，避免操作不规范降低设备的使用寿命。具体可以从以下几个方面出发开展培养工作：1）知识培训。要根据煤矿企业的生产模式和发展现状对相关人员的专业只是进行补充和更新，使其摒弃生产效率低的工作模式，提高对智能生产设备的应用。2）技能培训。煤矿生产具有一定的危险性，工作人员除了要掌握安全生产相关的理论知识之外，还要提升自身的专业技能，要将理论学习和实践相结合，要灵活运用基本的业务技能。3）素质培养。煤矿生产工作量大、工作难度高、工作压力大，需要工作人员具备良好的心理素质，提升安全意识、风险防范意识，通过素质培养可以减少工作人员消极、怠工的情绪，提高其工作积极性和主动性。

2.4建立智能化采矿风险对应评估体系

建立智能化采矿风险对应评估体系，可以加强对煤矿企业生产过程中风险因素的识别，基于信息管理平台可以实现各类数据信息的全面收集、分析、整理、储存，以此为基础，对现有的风险评估体系进行完善、优化、调整，实现不同信息之间的有效融合，发掘数据中的有效信息，依靠云计算、大数据等技术推动井下避险系统、通风系统、废气预警系统的改造，为数字化、智能化的实际应用提供依据。

结束语：综上所述，煤矿企业缺乏安全生产意识、对智能化设备的投入资金不足、缺乏完善的安全管理体系是智能化矿山采矿安全管理中存在的主要问题，针对以上问题相关企业必须要加强信息系统建设、提高安全管理水平，加强人才培养力度，提高安全管理人员的综合素质、责任意识才能推动煤矿企业的稳定持续发展。

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