我国煤矿智能化建设加快推进

胡方涛

摘要：煤矿智能化建设是当前我国煤矿产业发展的必经之路，智能化体现在煤矿基层管理与生产、维护的多个方面。文章对我国煤矿智能化建设体系组成进行分析，探讨煤矿智能化建设的有效策略。

关键字：煤矿智能化；煤矿开采；智能化；智能化建设

引言

在我国煤矿能源需求量不断提升的大背景下，煤矿开采工作重要性也在不断提高。因此为保障煤矿开采效率及满足社会需求，必须对煤矿智能化开采技术的发展形成新的认知，深入研究其要点，全面提高煤矿智能化开采技术的稳定性和科学性，从而达到满足社会煤矿供应需求的目的，这将对我国经济发展具有重要意义。

1煤矿智能化体系组成

第一，针对煤矿智能化系统信息多元异构、关系错综复杂、描述表达不统一、虚实映射困难等问题，抽象煤矿各类数据的特征，采用与物理实体同样的描述方法，建立信息实体，包括结构信息、属性信息和功能信息。第二，提出了信息虚实映射机理。煤炭开采尚难实现数字孪生，但可将实体之间的物理逻辑、功能逻辑、事件逻辑以“投影信息实体”的形式融入三维虚拟仿真系统中，驱动仿真对象表征物理实体的关联关系，从而映射出主要的开采工艺过程。第三，提出了信息实体智能匹配、推送及动态更新方法。基于工作流引擎分解开采行为，构建开采过程知识需求模型，基于开采信息匹配度计算方法，构建基于粗糙集及模糊综合决策的知识推送规则，给出信息实体的时变动态因子，提出大数据驱动的信息实体更新进化策略。第四，提出了复杂地质条件下智能开采技术路径。通过准确获取开采系统空间状态信息，并利用三维仿真系统对复杂地质条件干扰因素介入后的状况提前进行仿真计算，从而决策后续生产工艺和参数。第五，提出了数据驱动的开采系统设备群健康状态评价方法。建立了基于GA-BP的采煤机健康状态智能评估模型，实现自学习、自寻优和自主判断采煤机的健康状态。

2煤矿智能化建设策略

2.1注重开采技术和矿山环境的契合

我国地理环境复杂，地质类型丰富，矿产蕴藏量非常可观。其中，大多数矿物资源由于开采难度过高而处于搁置状态，该情况从实质上降低了我国的矿产资源总量。传统的采矿方法，既无法顺应矿产分布区的环境特点展开开采项目，同时存在资源浪费等现实问题。所以，现代化的开采技术就要在如下两个方面进行改进：第一，新技术应着眼于不同矿区的开采条件，提高对矿区资源的利用效率，在资源使用的同时，注重对矿区生态的保护。第二，根据不同矿区的经济发展状况及人员分布状况，灵活采用适应其发展现状的开采方式。例如，西北地区的矿物开采，着眼点应主要放在提高生产效率和维持生态原貌上。但在东南地区的开采活动，既要注重以上两方面问题，同时还应根据当地的产业发展状况，特别是工业布局，灵活采取联动性开采方案，以期实现经济效益的最大化

2.2有序推进策略

矿山的智能化建设工作是一项复杂的系统工程，整个过程投入大、周期长、对现有业务的管理模式和既有系统都有较大影响。矿山智能化建设是从底层到上层的逐步建设过程，同一业务单元会在不同的智能化建设项目中被涉及，会以不同的智能化场景为目标被改造；另外，也会出现不同的智能化系统或平台间数据边界交织、层级逻辑不清、功能各自独立的情况。因此，矿智能化方案规划设计的另一项重要内容是科学确定各项规划建设内容的实施时序，避免出现重复建设、重复投入、超前投入、滞后产出等不合理的情况。如各项内容的建设时序不合理，某一系统的建设可能非但没有达到智能化建设的目标，反而可能影响矿山的综合效益水平，显然是不合理的。因此在开展智能化矿山建设工作前，一方面必须依据实际应用需求在宏观上设定合理的阶段建设目标；另一方面还需要确定阶段内各项智能化建设内容的先后次序，有序推进智能化矿山建设规划的各项工作。

2.3远程操作控制管理系统

受多方面因素的影响，煤矿开采作业中极有可能出现安全问题。若管理人员未对安全问题形成正确认知或安全防护措施不具备科学性，极有可能导致作业人员生命安全受到严重威胁。因此为保障作业人员生命安全及开采工程基本效益，必须对远程操作控制管理系统给予高度重视，并对其采取相应的优化措施，以此达到提高其综合性能的目的。在成功优化该系统的情况下，不仅煤矿开采作业安全性将显著提高，而且作业面人工干预效率也将得到保障。由此可见，对远程操作控制管理系统进行优化具有极强的现实意义与必要性。在实际优化过程中，必须对操作界面进行更新，确保其具备良好的便捷性，从而促使煤矿开采作业出现安全事故时，工作人员可在该界面上根据问题定位操作按钮，以此达到及时解决问题的目的，这不仅对保障作业人员生命安全具有重要意义，而且还能有效提高煤矿企业基本效益。例如，在液压支架发生漏推等问题的情况下，远程操作控制管理系统可迅速进行预警，促使工作人员及时进行反应。此后，工作人员将通过操作界面对处理按钮进行明确，从而为处理工作提供可靠依据。在上述工作结束后，远程操作控制管理系统将对设备进行监控，并针对问题采取相应措施，以此达到保障设备运行质量及煤矿开采效率的目的。

2.4持续强化关键技术攻关。

加强煤矿安全高效绿色开采技术研究。在露天煤矿的开采长远接续、剥离运距、生态环保，井工煤矿的绿色开采、深部矿井无煤柱充填式开采、深部瓦斯突出煤层井上下立体联合防控、高承压水条件安全高效开采，瓦斯抽放关键技术、极软厚煤层煤巷支护技术、老窑采空区复杂条件下安全高效开采技术等方面，力争取得技术突破。加强煤矿建设关键技术研究，重点开展超深立井快速建井技术、立井智能化掘进技术、自动化竖井掘进机关键技术装备、超长斜井冻结施工技术、智能化探掘支锚运一体化技术、地下空间开发利用技术、TBM施工工艺、BIM应用等技术研究，不断提升竞争优势。加强煤机装备高端智能化技术研究，尽快在采掘装备控制系统开发、关键电器件、新型材料替代等方面取得突破，科学制定安全高效、绿色智能成套采掘装备解决方案，紧跟智能化发展方向，关注颠覆性技术进展。

2.5煤矿数据推送策略与自动更新机制

智能化煤矿数据资源的共享与交互同其数据资源需求密切相关，一方面依据自身需要通过数据资源共享服务平台提出数据请求，通过对需求进行匹配优选，提供最优数据服务方案；另一方面根据以往数据共享服务历史以及知识库中的逻辑规则，挖掘需求者的隐性需求从而进行主动推送。这些信息来自数字煤矿智能感知的大数据，包括环境数据、周围设备状态数据、控制要求、人员信息等。基于数据信息构建知识需求模型首先需要建立基本控制任务集，随后针对每一物理实体（控制对象）的控制任务定义所需的知识信息。分析控制任务集的触发数据及其二阶行为模式得到相关参数变动趋势，构建需求匹配模型。需求模型匹配并推送的信息包含物理对象的空间状态、变动触发事件及其对开采生产环节的影响。最终在诸多匹配数据中得出需要的数据，并从操作功能库推送给控制对象，由其自身智能控制系统给出最佳的控制方式和参数。

结语

综上所述，煤矿智能化开采技术的革新对促进煤矿产业的转型和发展发挥着重要作用。智慧煤矿也成为未来主要发展趋势，智能化开采作为其主要核心技术，还需要加强这方面的管理工作，加大智能化技术研究，推动我国煤矿产业智能化发展。

参考文献

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