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　　摘要：煤炭智能化开采是煤矿发展必然趋势，通过分析煤炭智能化开采关键技术、设备研发以及发展过程中存在的难题和对策等，对未来智能化开采技术的发展前景和创新进展进行了探究。

　　关键字：煤炭;智能化开采;关键技术

　　一、引言

　　随着社会的发展和进步，煤炭资源利用和开发不断多大，如何采用安全、高效、低成本的采矿技术实现煤炭资源的开采，对煤矿行业的发展和我国经济建设有着至关重要的作用。智能化开采的突出特点是智能化开采系统具有自主学习和自主决策功能，减少人工干预和控制，通过自身具备的感知能力、控制能力、自我调整和修复能力，实现环境和设别的管控、精度和准度的控制以及异常故障的自我诊断与修复，进而实现全智能开采。近年来，煤炭智能化开采技术不断推广和应用，在一定程度上取得了较好的成效，但是在关键技术的创新方面仍有所不足，如何立足煤炭行业发展现状，结合实际技术与装备情况进行妥善管理成为煤炭智能化开采关键技术创新的关键突破点。

　　二、煤炭智能化开采关键技术与装备研发

　　(一)薄煤层和较薄煤层智能化开采

　　由于煤层薄的特点，导致了煤层开采空间小、环境狭窄，在一定程度上限制了各类设备的贮存以及规模，导致生产系统装备功率、性能、数量方面的不足，在一定程度上导致了开采回采率低、成本高、生产连续性差等缺点，成为影响和制约煤炭企业发展，煤炭行业进步的技术瓶颈。以刨煤机组为代表的薄煤层智能化开采技术曾在我国多座大型煤矿推广和运用，但由于该技术对于煤层赋存条件综合适应性较差，个别单位推广运用取得成绩的前提是煤层赋存条件稳定，硬度低、地压控制简单、顶帮条件稳定等条件。除此之外的，由于赋存情况的复杂，均效果不佳，难以实现连续、稳定开采。近年来基于滚筒采煤机的薄煤层自动化综采成套技术作为近年来新进推广的技术，基于滚筒采煤机的薄煤层无人自动化开采技术不断发展和更新，优化系统建设，开采和生产，同时对自动化控制系统进行创新，实现综合控制;采用超大伸缩比薄煤层液压支架，实现小断面、小范围内设备应用效果的大大提升;采用犁式装煤、多轮推溜的分段调斜，实现装运设备的小型化和高效化;安装工作面智能视频监控，建设了安全预警系统，综合智能控制中心，实现了远程模拟、在线监控、远程控制、现场无人操作等功能，以先进设备小型化，实现生产能力和环境的极大改善。因此，克服复杂条件下的薄煤层和较薄煤层智能化开采，需要从确保克服复杂的赋存条件为基础才能实现我国煤炭资源的综合利用，不断发展传感技术，提升降噪技术，降低外部影响，确保智能系统运行过程中的稳定、可靠是智能化开采的前提。

　　(二)厚煤层大采高和超大采高智能化开采

　　厚煤层智能化开采，在配套设备上具备大型设备的入场的条件，在相当程度上，大大提高了系统设备的生产能力。但随着断面的扩大，采高的增高，对地压管理的控制也显得更加突出和重要。2015年前后，我国企业完成了8.2m综采成套技术和智能化控制系统的技术研发和使用，在厚煤层大采高、超大采高智能化开采方面取得了重大突破和成绩。技术创新方面，优化了控制管理体系，将单级控制网络改善为两级控制体系实现系统-设备的有效控制的同时，实现多层级控制;完善了系统协议和控制机制，实现了配套设施的精准控制和自动化运行。如各类精准传感器，对角度、噪声、震动、距离以及元素等进行精准的识别和对应动作的有效控制。但是，在使用过程中，在精细化控制方面，在边帮管控方面要求和难度均有所提升。因此，厚煤层大采高和超大采高智能化开采，需要从确保克服复杂的赋存条件为基础才能实现我国煤炭资源的综合利用，不断发展传感技术，提升降噪技术，降低外部影响，确保智能系统运行过程中的稳定、可靠是智能化开采的前提。

　　(三)特厚煤层综放开采智能化技术

　　特厚煤层主要分布在我国特大型煤矿企业，资金和技术实力雄厚，开采技术和投入相对超前，开采前景相对广泛。特厚煤层智能化开采技术采用各类综合先进设备入场，操作范围广、生产规模大，在相当程度上提高了劳动生产率，降低了劳动成本。但由于特厚煤层综放技术对顶板控制精度高，对放顶现场管控严格，当前部分传感器难以实现长时间在先对复杂的环境中稳定运行，频繁故障以及处理失效也是亟待解决的重点问题。以两柱式放顶煤液压支架及自动化放煤技术在推广应用中，面临着现场顶板管控复杂，难度加大，顶板风险加大，依托现有的传感技术，对作业现场设备和环境信息进行综合搜集，自动分析，在使用过程中，受到作业现场高温、高湿度、高粉尘的影响，红外及其他在线监测功能设施，在数据和环境数值收集过程中，频繁故障，影响连续开采，同时也暴露出检测对象影响因素复杂等情况。此外，超厚煤层综放开采智能化技术通过采用优化参数，构建合理的动态约束方程和控制模型，通过自主分析和决策控制参数，实现支架与综放工艺的有序耦合，自主决策支架和综放控制，在一定程度上实现了连续高效生产。

　　三、煤炭智能化开采关键技术难题与对策

　　(一)感知技术方面

　　煤炭智能化开采关键技术的发展与创新，首先需要从感知技术方面进行突破。煤矿开采井下作业环境复杂，长期受到高温、高湿度、高粉尘影响，对感知技术的影响是巨大的。因此，在推进和创新综合智能开采技术过程中，在感知技术方面需要做到。**，构建综合管理作业现场，通过完善各类通风、排风设施，完善现场综采辅助功能设施，实现现场环境的极大改善。如设置超强排风设施和管路，参考以抽风为主的排风模式，实现现场喷淋以及淋水造成的高湿度的快速降低，以及粉尘的快速抽放，实现现场的极大改善，确保传感器使用环境和质量。第二，完善检测对象的监控，采用多元检测，避免传统单一元素的监控导致的异常误差不能够识别，进而造成错误动作。

　　(二)决策技术方面

　　决策技术是实现智能化开采的关键，决策算法、模型的建立和运行效果直接影响着智能化开采的准确和各项参数。当前，部分技术在使用过程中，长期面临着感知技术和算法没能够结合现场实际进行调整，片面的参考以往数据和经验，缺乏实用性，而造成的影响，确实巨大的，如顶板参数分析与现场液压联动的不准确造成地压的管控风险和隐患等等。因此，完善算法和综合分析，增加纠错和排异功能，保证感知技术准确有效，是实现决策技术快速有效发展的根本。一方面，采用多元化分析决策，通过同一时刻多种不同的传感设施对同一环境因素的检测，对超差现象尽心分析。另一方面，通过连续时间的综合动态分析与现场作业经验模型尽心比对。*后，还需要连接在线设备，对控制设备状态进行分析。通过综合分析，保证决策机构对感知数据的有效分析，确保决策正常有效。

　　(三)控制技术方面

　　控制技术方面是智能开采的核心层面，是直接影响到开采效果的根本核心。当前，受到技术水平限制，在智能化开采控制和传输手段上，仍然以传统网络传输信号为主，传输速度低，实施控制效果差，网络延迟、信号传输中段等频繁导致控制措施在处理过程中的误差，难以保证远程控制和现场操作的同步性。同时，由于当前各平台设备控制参数的设置、控制和管理方面，受到现场综合因素较大，导致控制效果良莠不齐，在实现较快的生产效率的同时，也造成了现场工作范围与设计和控制范围发生误差，导致部分煤炭资源的浪费和较大的贫化率。充分发展和利用5G技术和井下抗噪技术，确保数据传输的高效性，实现低延迟，准确的实现远程控制效率和作业面控制指令的准确执行。

　　四、煤炭智能化开采技术发展前景展望

　　煤炭智能化开采系统随着技术水平的发展，其安全性将得到巨大的提升。通过参数的设定、程序的编制等有序组织生产行为和现场监控动作，实现现场无人监管、远程在线监管、离岗自动监管，大大的确保了煤矿开采的安全。同时，也大大提高了连续作业的效果，在规定的时间内，降低了人工作业劳动强度，提高了劳动生产率。同时，依托当代传感技术的发展，未来对于红外、紫外、射线等多方面的在线监测系统的发展将会大大提升智能开采的各类监测的准确性和高效性，保证感知水平、决策准确和动作有效。在开采对象上，也会从单一开采系统发展向多系统开采发展，进而转向综合系统开采实现煤矿智能开采一机通用。

　　五、结语

　　煤矿智能开采技术是当代煤矿开采技术发展的前沿技术，是未来煤矿发展的*终方向，不断发展完善煤矿智能开采关键技术是发展绿色矿山、清洁煤矿、安全社会的根本要求和必经之路。

　　参考文献：

　　[1]王国法，范京道，徐亚军，等.煤炭智能化开采关键技术创新进展与展望[J].工矿自动化，2018，44(2)：5-12.

　　作者：刘疆

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