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一、引言
煤炭作為我國的主體能源,在能源保供中發(fā)揮著舉足輕重的作用。然而,隨著科技的發(fā)展和對安全、環(huán)保、效率要求的提高,傳統(tǒng)煤炭開采技術(shù)已難以滿足現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)的需求。智能化開采技術(shù)應(yīng)運而生,以其獨特的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景,正在逐漸改變傳統(tǒng)煤礦開采的生產(chǎn)模式和管理方式。
二、煤礦智能化開采技術(shù)的現(xiàn)狀
傳感器技術(shù)是智能化開采技術(shù)的基礎(chǔ)。通過傳感器實時監(jiān)測采煤機、輸送機、通風(fēng)機等設(shè)備的運行狀態(tài),對設(shè)備的運行參數(shù)、溫度、振動等進行實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集,為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。
智能化監(jiān)控系統(tǒng)基于現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),對煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中的設(shè)備、工藝流程等進行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。通過數(shù)據(jù)分析和處理,實現(xiàn)對煤礦生產(chǎn)過程的全面監(jiān)控和掌控,保障礦工安全和提高生產(chǎn)效率。
無人化開采技術(shù)是指在煤礦生產(chǎn)中,利用遙控手柄、遙控器、無人機等設(shè)備進行操作和管理,實現(xiàn)對采煤機、運輸車、掘進機等設(shè)備的遙控操作。這一技術(shù)的初步發(fā)展,減少了礦工的勞動強度,提高了生產(chǎn)效率。
人工智能技術(shù)在煤礦開采中有著廣泛的應(yīng)用,如智能化調(diào)度系統(tǒng)、智能化運輸系統(tǒng)、智能化控制系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的應(yīng)用,實現(xiàn)了對礦井內(nèi)的設(shè)備、工藝流程進行智能化調(diào)度和管理,提高了產(chǎn)量和降低了生產(chǎn)成本。
三、煤礦智能化開采技術(shù)的優(yōu)勢
智能化設(shè)備、智能化管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)對煤礦生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控和智能化調(diào)度,從而提高生產(chǎn)效率。例如,自動調(diào)度控制技術(shù)可根據(jù)煤炭需求,自動規(guī)劃采煤機的前進速度、采煤進度和作業(yè)強度。
智能化設(shè)備、無人化作業(yè)和智能化安全監(jiān)控系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用,大大減少了礦工在危險環(huán)境中的工作時間,降低了事故的發(fā)生率。災(zāi)害預(yù)防控制技術(shù)通過礦壓、粉塵、有害氣體傳感器的安設(shè)與數(shù)據(jù)采集,對礦井災(zāi)害進行預(yù)測和預(yù)警,并自動控制相應(yīng)的控制災(zāi)情設(shè)備進行相應(yīng)動作。
通過智能化調(diào)度系統(tǒng)、智能化生產(chǎn)管理系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用,可以減少資源浪費,提高煤礦生產(chǎn)效益。例如,自適應(yīng)高度調(diào)節(jié)技術(shù)可根據(jù)煤巖的界面識別曲線,給出最合理的工藝參數(shù),并對設(shè)備進行實時控制,從而提高煤炭回采率。
智能開采技術(shù)的應(yīng)用可有效降低煤礦生產(chǎn)中的能源消耗和環(huán)境污染,實現(xiàn)綠色開采。煤礦綠色開采技術(shù)包括疏干水凈化再利用、瓦斯與連采連沖工藝等,旨在減少礦山內(nèi)的廢氣、廢渣、灰塵和疏干水等污染物。
四、煤礦智能化開采技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)
目前,我國智能化礦井建設(shè)缺乏整體規(guī)劃與統(tǒng)一集成實施規(guī)范。煤礦綜合自動化系統(tǒng)、煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)及企業(yè)經(jīng)營管理軟件等尚沒有行業(yè)或國家標(biāo)準(zhǔn)。這導(dǎo)致各分系統(tǒng)之間不能互通和兼容,信息資源難以共享。
煤礦企業(yè)采用不同廠家自行制定的傳輸協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn),使得監(jiān)測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)不能實現(xiàn)有效集成與聯(lián)動管控。這制約了煤礦智能化建設(shè)的進一步發(fā)展。
雖然采煤工作面智能化有了初步發(fā)展,但掘進機器人、輔助運輸智能化、危險區(qū)域打鉆機器人、井下重載作業(yè)機器人等尚未研制成熟。這些設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用對于提高煤礦開采的智能化水平至關(guān)重要。
五、煤礦智能化開采技術(shù)的未來發(fā)展
隨著機器人技術(shù)和自動化控制技術(shù)的發(fā)展,未來的煤礦有望實現(xiàn)無人化開采。這將進一步減少礦工在危險環(huán)境中的工作時間,提高生產(chǎn)效率和安全性。
未來,智能化技術(shù)將在煤礦開采中得到更廣泛的應(yīng)用和創(chuàng)新。例如,虛擬現(xiàn)實技術(shù)可用于對煤礦開采中的各個環(huán)節(jié)進行虛擬仿真,優(yōu)化工藝流程和設(shè)備操作;高精度三維地質(zhì)建模技術(shù)可用于實現(xiàn)基于地質(zhì)模型的煤礦“一張圖”技術(shù),提高開采的精準(zhǔn)度和效率。
綠色開采技術(shù)將是未來煤礦開采的重要發(fā)展方向。通過采用更加環(huán)保和高效的開采方式和技術(shù)手段,減少煤礦開采對環(huán)境的破壞和污染,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
六、結(jié)語
煤礦智能化開采技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景,正在逐漸改變傳統(tǒng)煤礦開采的生產(chǎn)模式和管理方式。雖然目前仍面臨一些挑戰(zhàn)和問題,但隨著技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新以及政策的支持和推動,相信在不久的將來,煤礦智能化開采技術(shù)將會在煤炭行業(yè)發(fā)揮更加重要的作用,為煤炭產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻更大的力量。