浅谈煤矿智能化开采及智慧化矿山的建设

浅谈煤矿智能化开采及智慧化矿山的建设

周波

新疆维吾尔自治区矿山安全服务保障中心，新疆乌鲁木齐  830063

摘要：随着智能化和多元化思维方式在各行各业中的广泛应用和推广，矿山企业已经开始将相关的信息技术和智能化技术融入到了煤矿开采过程中，为矿山的智能化发展提供了强大的技术支持。为了进一步提升矿山的智能化发展水平，推动煤矿开采作业的智能化进程，矿山企业需要具体分析当前智能化技术应用的现状，准确把握其中关键技术要素，加快智慧矿山的建设进程，推动矿山企业向着健康可持续发展目标迈进。

关键词：煤矿智能化；智慧化矿山

引言：

在当今数字化时代，智能技术的广泛应用正逐步改变传统行业的运作模式，其中矿业作为重要的基础产业，也在积极探索技术革新的路径。智慧矿山，作为集信息化、自动化、数字化于一体的现代矿业发展模式，标志着矿业领域的深度转型。因此，深入理解智慧矿山的核心概念和技术体系，对于推动矿业可持续发展具有重要的实践价值。

一、煤矿智能化开采核心技术

1.井下环境检测技术的应用

煤矿开采中井下环境的监测是确保作业安全的重要环节，鉴于开采过程中的复杂性，如环境潮湿、操作艰苦并伴随多种安全隐患，井下环境监测技术的应用变得非常重要。采用的主要技术包括环境探测和振动探测，通过高精度的物理探测仪、采掘装备传感器及煤炭探测传感器实现。这些技术与设备相互配合，增强了监测的实时性和准确性，大幅提升了预警系统的效能。

一方面，借助综合监测体系，可以实时掌握井下的空气质量、结构安全性、气体浓度等关键数据，有效识别并响应潜在的安全威胁。另一方面，随着技术的不断进步，未来的井下环境监测将更加智能化，能够提供更全面的安全保障，降低事故发生率，保护矿工生命安全，同时提高煤矿的生产效率。

2.数据分析系统的应用

智慧矿山的建设依赖于高效的数据分析系统，是因为矿山运营中的各个子系统产生了大量的数据，需通过精细的分析来提取有价值的信息。通过构建精确的数字化矿山模型，数据分析系统能够实时地分析庞大的数据集，从而挖掘出有助于智能化控制的规则。系统的运用提升了对煤矿开采流程的管理效率，增强了对安全隐患的识别和预防能力。有效的数据分析使矿山管理者能够及时识别并解决矿山生产中的问题，制定出更科学、更针对性的安全措施，从而避免潜在的风险，优化生产操作，最终提升煤矿的开采效率。

3.视频监控技术的应用

视频监控技术使管理人员能够实时准确地掌握井下的作业情况，监控矿井下的设备运行及煤层的倾角变化，从而及时发现并处理潜在的安全隐患和运行故障。如图1所示。视频监控提供了对设备和作业场景的连续观察，还允许对收集到的数据进行深入分析，确保从各种传感器收集的信息能够被有效解读和利用。管理人员可以基于视频资料做出更科学的决策，实时调整作业策略，优化矿井运营。此外，视频监控也支持故障时的迅速响应，确保矿井生产的安全性。

图1：井下视频监控

4.智能机器人技术

智能机器人技术通过装备高级传感器如激光、雷达和声纳，机器人能够实时收集环境数据，借助自主控制算法独立完成采煤和支护工作。一方面，智能机器人技术显著降低了对人工操作的依赖，提高了采煤的效率。另一方面，智能机器人的广泛应用减少了采煤成本，有效降低了矿工的伤亡风险，从而提升了采煤作业的整体安全保障，推动矿山开采向更高效、更安全的自动化方向发展。

二、智慧化矿山的建设策略

1.重视顶层设计工作的开展

在当前市场竞争日益激烈的背景下，煤矿企业为了确保长期和稳定的发展，必须加强对智慧矿山顶层设计的重视。顶层设计要求企业从宏观角度把控产出与投入的平衡，还需要结合企业的具体发展状况进行细致的规划。通过大量资金投入，支持智慧矿山的建设，同时依托企业的发展理念和现有的智能化技术及设备，不断优化和提升开采技术的质量和效率。在此基础上，企业还需全面提高工作效率，从宏观和微观两个层面审视和分析，识别在发展过程中存在的短板。

第一，通过组织会议，明确制定科学且具体的智能化开采技术策略和措施，清晰界定智能化开采的发展趋势，并对企业当前的智能化开采规模和程度进行客观评估。此外，应鼓励工作人员发挥创新精神，对智能化设备的功能进行不断拓展和优化，进一步提高智能化开采技术的整体水平，强化智慧矿山建设的成效。第二，在建设过程中，还需考虑国家和地区的供需情况，合理应用先进技术和手段，以实现供需平衡，提升企业的经济效益，同时也为矿山开采技术和相关设备的持续更新换代奠定基础，推动智慧矿山建设向着更高的发展目标前进。

2.重视加强提升系统模块的建设

为了实现煤矿开采的智能化发展，矿山企业必须对系统的重要性能数据进行实时监测，包括油压、速度电流、位置、加速度以及能耗和具体的提升量。借助先进的大数据技术，数据可以被实时采集并监控，从而对提升机的运行状态进行有效的构建与分析，确保提升机的操作效率和安全性得到显著提升。

一方面，通过综合利用这些数据，矿山企业能够对提升机的工作状况进行全面诊断，制定出科学合理的优化措施，涉及到监控提升量和速度，包括生成和分析班组报表、日报表及其他相关文档，以确保操作的连续性。此外，数据的有效存储采用分区表形式可以方便后期的高效准确查询，支持更快速的决策过程。另一方面，企业还需要不断总结提升机的运行和故障规律，通过科学的维护工作降低能耗，精确控制提升位置和速度，进一步提升提升系统的稳定性。因此，重视并加强提升系统模块的建设，是实现智慧矿山高效运行的基础，也是矿山企业在市场中保持竞争力的必要措施。

3.创新矿山智慧程度评价体系

创新矿山智慧程度评价体系的核心目标是推动安全生产并提升煤矿企业的盈利能力，同时实现对各部门的科学规划和资源的智慧化整合，确保资源利用最大化。第一，评价体系的构建基于对矿山智能化图谱的深入理解，通过科学评定智能化升级的投入与产出，确保每项升级都能够达到预期效果，计划好总投入与产出之间的关系。第二，评价体系需要整合各部门的建议，构建一个合理的矿山投入规模和盈利能力的估算模型，预防可能的运营风险。第三，体系设计时也要充分考虑矿山的实际生产特点，根据合理的投资规模进行日常工作的规划，细化评价算法，使之能够灵活应对矿山运营的具体需求。

结语：

智慧矿山的构建，通过引入先进的信息化和自动化技术，为煤矿企业带来了前所未有的变革机遇。在此背景下，深入探索和实践智慧矿山的建设策略，对于推动矿业的可持续发展、提升全球能源供应的稳定性具有重要意义。随着技术的不断创新，智慧矿山的理念将更加深入人心，引领矿业事业向更高效、更环保、更安全的方向发展。

参考文献：

[1]安江江.浅谈智慧矿山建设及煤矿的智能化开采[J].科学与信息化, 2020（22）：103，105.

[2]崔向羽.智慧煤矿与智能化开采关键核心技术研究[J].华东科技（综合），2021，(7):1.

[3]唐恩贤,张玉良,马骋.煤矿智能化开采技术研究现状及展望[J].煤炭科学技术, 2019（10）：111-115.