智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向

智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向

摘要：为解决日益突出的环境问题，必须找到未来煤炭燃烧的发展方向，掌握

与煤炭类相关的信息和应急核心政策。通过研究、分析世界各国“煤炭污染治理的研究分析”得出结论：通过引用的新兴技术，可以更好的推进新型科技的发展。从煤炭的发展方向来说，为实现不同流程中信息的多样化与智能化协同发展，达到

共同完成生产任务的目的；为实现煤矿产业、阶段性煤炭矿物质的总目标和发展

路径的智慧化，以促进煤矿产业的智慧化发展的目的。智慧化的煤矿产业就必须

要智能化开采，这是煤炭工业发展的必然选择，也是解决煤炭工业发展方向的重

要措施。

摘要：智慧煤矿；智能化；技术分析

当前，世界上最经济的化石能源是煤炭。未来某一时段，由于煤炭在世界能

源结构中占比惊人，而能源主题国家类型较多，为达到脏产业安全、顺利转型，

更好的减少煤炭生产、利用带来的环境负效应的目的，因此，当前世界各国煤炭

发展的方向，必须利用先进的科技进行绿色、高效、清洁的开采和利用。

1、构建智慧煤矿的基础和平台

智慧煤矿的总目标是：带领煤矿构建科学完善的智慧系统，实现整体运转的

智能化和绿色化的开采、利用。智慧煤矿最基本的煤矿处理要求：数字化、信息化。理论方面要处理的问题有:统一表达数字煤矿多源异构数据的关系；开采系统

作用机理姿态智能控制与复杂环境的理论基础；矿井设备群健康状况及维护的措施。

在建设智慧煤矿流程中，八大智能生产运行系统均囊括在内。首先要构建的

是承载生产运行系统的智能云平台。MOS系统综合管理操作平台就是智慧煤矿，

从根本上说，是感知一体化的矿山信息，建设、展现、应用智慧矿山的一个平台。利用煤矿配对的子系统、传感器、智能设备获取数据，运用业务逻辑功能性、多

需求通讯，分析大数据和云计算加工。人员管理等应用功能分属于内置系统的建设。确保智慧煤矿科学有效展开的首要条件是：做好智慧煤矿顶层的设计。智慧

煤矿建设从一套标准系统出发，组建一张感知整体的网络，建设一条高速传输的

数据通道，形成一个大数据应用中心、一个面向多业务云服务的平台。

2、智慧煤矿与智能化开采关键技术分析

2.1将先进的定位、导航和通信技术应用到井下

井下精准定位是的精准控制的前提条件，通过5G通讯技术实现决策性控制，确保通信的准确性和稳定性。在井下，通过导航、精准定位、运用5G通信技术

实现井下的三维环境。利用三维模式，实时纵观、研究、建图井下三维模型自动

技术，推进设备精准定位，通过导航、通信技术能更好的处理井下狭长、转角多

等诸多关键问题。

2.2物联网云计算技术

从分布式计算技术出发，组建综采工作面的大数据云计算框架。开发争对专

家分析决策、支持各种数据类型的数据分析引擎，研发标准算法库、扩展接口，

实现大数据的云计算和数据的对外交互工作。

2.3精准定位、导航地下开采设备的技术

为确保煤矿的开采科学有序进行，掘进设备按质按量完成推进的目的，就必

须要精准定位、准确测量开采设备的空间位置、运行路径。现实中，由于井下空

间封闭、复杂，电磁干扰严重，缺乏卫星导航指引，因此对设备的精准定位和导

航很难做到。

2.4利用三维场景实时再现工作面各种情况的技术

设备智能控制的前提条件是正确测量、感知井下工作面设备的位姿和运行状态。由于井下环境复杂多变，要找到可靠性高、精度高的定位、导航体系的关键

技术很难，只有具体情况具体分析再具体应用技术。比如捷联惯性导航技术，适

用于复杂境下的。

2.5分析大量的复杂的数据技术

矿山生产系统规模巨大且复杂，在生产流程中会产生大量的数据，须要分析。由于当前技术的匮乏，很难提取出科学有效的数据，无法分析出开采过程中数据

关联的规律，更无法应用到智能化开采、控制工作中。

2.6无人开采核心技术与设备的智能化

由于智能化无人开采技术的不断普及，机械化、信息化越来越来完善，因此

井下精准定位、导航等重要性技术的应用也越来越成熟。在地质条件、生产环境

和安全要求不断变化、更新、提高的情况下，智能化的无人开采技术将会越来越

受青睐。

2.7掘支平行快速化工作的技术

在掘进工作中，掘与支的问题始终没有得到合理解决，科学合理的促进支护

作业的机械化、快速化发展，就能解决好掘进工作的关键问题。为达到更好更科

学的处理好这一关键性问题，就必须要突破2个重点，一是掘进临时支护作业工艺；二是钻锚注一次作业工艺。一方面开发柔性自移临时支护体系，创造永久性

支护滞后设置的条件；另一方面开发新型钻锚注、一次性安装锚杆或随掘自动钻

装体系，统一零散的掘进支护生产流程，达到掘支平行快速化工作的要求。

3、开发相关的技术

3.1开发综采工作面控制技术和体系

开发综采工作面分布式多机协同控制技术与体系关键点:一是组建有统一坐标

系统的综采设备群姿态模型、位置关系的运动学模型。二是综采工作面分布式多

机共同控制的原理与算法。三是仰俯开采等复杂条件下，改进液压支架自动跟机

移架等的技术和装置。四是开发具备快速响应特性的智能化供液体系。

3.2充分利用综采集成、挖掘的大数据技术

研究内容4大重点：一是围岩环境数据与各类型各时间尺度的数据插值算法

和软件，分层次组建数据特性数据库。二是为扩宽学习的深度广度，组建智能化

开采的控制行为模式推理与决策算法和软件。三是关于围岩环境、设备运行趋势

的推理算法和软件。四是组建综采大数据推送措施和体系。

3.3开发获取井下环境高清视频的技术

技术要点：一是要有仿生除尘的部件，本安型防爆视觉传感器要具备智能去噪、去雾的功能。二是跟随设备学习井下视频压缩的算法。三是具有采集、储存

大量的实时井下视频图像的平台。

3.4开发综采设备实时动态位置和位姿的检测技术

技术要点：一是传感技术的研发。二是井下环境中，传感器之间，数据通信

与多源传感数据的融合、定位技术。三是在复杂井下环境中，各种综采设备的不

同传感方式的集成与检测装置。

4、智慧煤矿和智能化开采发展的策略

为建立健全我国煤矿资源与产能布局，在煤炭资源开发的基础产业政策上，

转变传统的开采方法和产能装备，势在必行。在转变原有的煤矿生产、运行模式