摘要：煤矿行业智能化开采涉及煤矿工作面、煤矿开采施工技术、煤矿行业劳动组织以及煤矿开采安全措施等多个环节，可以说煤矿开采智能化已是大势所趋，其行业信息化和开采智能化正在不断深入。智能化开采的应用不仅实现无人开采，也更好促进煤矿综采行业的发展，是符合时代需求的新型技术。为此，本文就煤矿综采智能化的应用和研究进行探讨。

关键词：煤矿综采；智能化；开采应用

引言：

当今，信息化、智能化快速发展，煤矿开采行业也受这一新型技术的影响，是今后煤矿综采行业的重要发展方向之一[1]。如煤炭地下资源勘探、优先探测、煤层地质情况预测、数据的实时传输和反馈、数据的共享、钻井位置精确定位以及综采设备的检测和维护等，均需要智能化技术参与到地下开采工作中[2]。面对当前国家转型升级的重要节点，将互联网新技术与传统产业相融合，也是煤矿开采创新发展的新方向。这不仅有利于煤矿开采的智能化操作，促进行业智能化升级，更能改变以往受环境、安全因素而是煤矿开采受限的局面。为此，对煤矿综采智能化的研究和应用是现实需要，值得深入研究。

一、智能化开采应用于煤矿综采优势分析

1.机械化水平得到提升

改变以往开采工作依靠劳动力、工作量大的局面，借助计算机处理技术，不仅可以对多种数据进行计算，还能对数据进行优化，合理控制工作量，降低劳动力成本，提升开采效率。

2.应对高难度开采工作能力提升

煤矿综采中较高难度开采工作主要为井下勘测和开采，而智能化开采的优势则体现为可进行无人化操作和系统检测。借助远程操作，操作人员可在地面控制远程设备，实现无人采煤操作，这不仅避免井下事故带来的人身伤害，还避免对矿山的影响[3]。特别是对空间狭小的井下煤矿、厚煤层煤矿，智能化开采都具有相当优越性。

3.实时传输监控参数

智能化开采将数据监控应用于煤矿综采工作中，即采用智能化开采就可实现地面调度室对开采工作的启动、停止，以及开采工作中运行、装载等操作，实时传输的数据可反映综采工作的状态是否正常，并及早发现其中隐藏的问题，有助于及时解决问题，提升开采效率。

4.综采作业精度显著提高

改变以往综采作业主要依靠人工操作、机械操作的局面，借助智能化开采，使综采作业各个环节实现自动化，如知乎自动控制、耦合控制系统、降尘自动化系统、综采顺序控制等。将智能系统融入人工和机械操作当中，这有助于提升综采作业的精准度，避免以往人工误差情况的发生。

5.煤矿整体功能性得以提升

相较于以往依靠从业人员经验的综采作业，智能化开采则以大数据为依托，通过收集到的精准数据，对综采作业进行合理规划，对滚筒高度数据、报警科学分析、自动故障原因等均能实现科学规划，从而将煤矿综采作业真正从实际情况出发，优化综采工艺手段，使综采作业的整体功能更体现科学性。

二、智能化开采的技术特征

开展智能化开采具备以下技术特征：首先，就是智能控制液压支架。在支座与围岩的连接进行监测和控制，为综采提供智能开采的基础，实现智能化调节。改变以往喷洒方式，提升智能操作效果。其次，可以排除一系列安全隐患。采取智能化精准定位和操作后，可以排除井下操作事故，提高综采工作的安全性；再次，工作台面运输设备采取电气软启动和负载特性，在进行故障诊断的同时，还可提升自动化和通讯控制。

三、智能化开采技术应用于煤矿综采作业的情况

1.煤流系统智能化技术

煤流系统智能化是未来实现无人化工作面管理的重要一环，这一技术目前主

要涉及到四个技术难题，分别是煤矿综采检测技术、工作面智能预警技术、大数据远程监控平台以及智能控制系统，上述提及到智能控制系统已经基本成型并应用到综采实践中，其他三项技术要点如下;1煤矿综采检测技术。这一技术通过人工智能图像分析对煤矿中的煤料进行快速分析，计算出瞬时煤量，构成煤流系统的数据源。②工作面智能预警技术。通过改善煤流系统控制工艺，设计煤流自适应启动与多级设备协同装置，切实提升煤流的运转效率，同时也兼顾煤矿能源节约、不断延长煤矿内大型设备的使用寿命。③煤流系统的大数据远程监控平台，通过云存储等技术手段采集、上传、分析煤流运行数据，以这种方式提升煤流系统生产故障排查效率，升级完善远程监控系统，让煤矿综采工作面日趋无人化。

2.围岩与支架耦合控制

支护模式是煤矿综采工作中的重要环节，也是急需更新、变革的内容，继传统支护模式之后，迎来了围岩与支架耦合新模式，该模式更适合应用于复杂的开采作业中。该新型支护模式是以深部巷道耦合理论为支撑，对煤壁参数进行分析、设置，从而确定液压支架结构[4]。通过检测系统分析出的耦合比，搭建初始支撑力智能补偿、千斤顶调整和快速防倾报警等多级联动结构。在较为复杂的煤矿开采作业中，采取围岩与支架耦合控制可以提升在复杂开采环境中的设备适应能力，其高超稳定性可有效保证全球智能系统稳定作业，促进开采工作的顺利进行。

四、智能化技术与设备在煤矿开采中的应用

1.支架防撞技术的应用

支架防撞系统作为一种感应装置，可安装在采煤机上，通过感应装置以视听警告信号提前发送给采煤机。影响采煤机正常工作的主要因素为障碍物，而通过支架防撞系统和雷达检测，可及时发现采煤机滚筒附近的障碍物，系统会自动暂定工作，待障碍物处理完成后再开始作业。实现这一操作的原理为系统状态处于非工作状态，即当采煤机感应到附近的工人、液压支架或是采矿设备时，系统会发出视听警告信号，提醒操作工作人进行解决。若工作人员未进行加减速等处理措施，系统自身会启动紧急制动，避免碰撞等危险情况发生。

2.视频监控技术的应用

视频监控技术采取虚拟现实技术，在搭建的三维开采环境中，对开采的设备和采煤作业进行全程模拟，操作者可在搭建的三维环境中与系统进行互动，突破空间的障碍，实现全范围系统仿真。借助该视频技术可以对开采环境的空间特点、设备的识别和运动的管理、信息采集的输入和处理以及对自然现象的模拟等，进行近乎还原实际情况的仿真操作。将煤矿开采的实际状态、当下开采状态、设备运行参数、多设备动态渲染以及生产系统的现有状态规划等，进行全真模拟和反馈，有助于提升全设备开采作业参数的科学评价和优化，这也是智能化开采运作的重要基础保障。

3.记忆学习的应用

所谓记忆学习就是采煤机依据记忆数据进行记忆切割，这可以有效提高在应对不同剪切位置和方向的应用效率。而记忆数据的产生，需要操作者手动操控采煤机的遥控器，实现对煤炭的演示切割，从而对某一开采作业实现套装开发。同时，操作者还要根据作业实际需要对采煤滚筒的高度进行调整，调整依据是保证煤炭开采工作的顺利进行，包括综合多种因素作用下，对液压支架的运动速度和刮板输送机的承载能力，以及采煤机的牵引速度等参数的设置等[6]，进行相应的数据记忆，从而更好应用到相应的操作环境中，提高工作效率。

4.井下数据分析系统的应用

智能化开采之所以能具有高超优越性，其重要支撑点在于数据分析。而数据分析之所以重要，则源于智能化开采系统包含8个子平台，这就决定了无论是实际操作层面还是具体应用方面，都表明数据分析的重要性。不仅如此，智能化开采过程中的逻辑化模块的形成也是依据多个传感器中搜集到的数据信息，只有对众多数据信息进行分析，才能发现开采规律，提高开采工作的科学性，是开采工作适合多种环境[7]。所以，井下数据分析系统的应用，有助于操作人员作出更为科学、准确发现开采中的问题和困难，并提出精准应对方案，为煤矿综采的科学开发与应对提供重要数据支撑。

五、智能化开采应用于煤矿综采的展望

1.规划开采广泛应用于工作面

煤矿资源能否实现科学运用，开采工作能否顺利进行，取决于施工方案是否科学合理。而决定方案科学性的则是开采工作是否经过科学规划。借助智能化开采技术对煤层分布情况、矿区位置进行有效精准确定，并借助智能化系统的数据分析和智能化开采技术，探寻开采规律，从而制定更为科学合理的开采方案。施行规划开采不仅可以对采矿路线和智能化设备的兼容情况进行检查，同时还能对开采面的地理信息进行科学控制，可以借助地理信息系统和配套推进测量系统的组合应用，精准获取开采面的准确地理位置，以便更为精准、有效开展规划设计。

2.实现人工辅助与自动化双控机制

智能化开采中自动化的应用的确能够降低人员操作的危险性和低效性，并降低人工成本，但也要意识到自动化操作过程中也常常遇到突发因素，导致自动化运作出现问题。所以，未来关于智能化开采的自动化应用，应与人工辅助操作相结合，在作业过程中，形成人工监控机制，对于反馈的各种问题加以解决，不仅保证作业的安全性，还能对自动化操作进行持续优化，确保智能化开采的科学性和顺利进行。

3.智能机器人集成设备得以应用

智能化开采重要作用就是突破劳动力不足的窘境，并显著降低人工开采的危险事件的发生率。可以预见，未来采用智能化机器人集成设备，将实现开采全过程无人化操作，且能保证开采环节零失误，这得益于操作流程的规范化运行，从而保证工作效率和开采工程的整体进度[8]。

总结：

目前智能化开采系统不断应用于煤矿的综采作业中，在操作过程中可以形成科学开采方案，借助完善系统架构，对原有的生产和控制系统进行整合，借助智能化数据分析和信息管理，不仅突破劳动力不足的局限，并进一步推进自动化生产。当下，大数据技术和云计算的创新发展，还将继续开发智能化开采应用系统科学开采潜力，必将会进一步提升煤矿开采效率，届时，会真正实现智能化、自动化、无人化操作[9]。

参考文献：

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[9]王文海，蒋力帅，王庆伟，冯昊，唐鹏.煤矿综采工作面智能 开采技术现状与展望[J].中国煤炭，2021，47（11）：51-55.