煤礦智能化開采技術及其發展摘要：信息時代的到來，使得社會各行各業相繼步入了技術化、智能化、集成化的發展時代。因煤礦開采成本的增加和國家對于節能減排的政策要求，在煤礦開采上，如何更好地提升效率，實現產業的轉型升級是煤礦開采接下來的重要研究方向。20世紀90年代，部分學者提出采礦智能化的概念，為實現無人化綜合開采做出積極貢獻，相應的關鍵技術也被陸續研究出爐。本文主要對煤礦智能化開采技術及其發展進行論述，詳情如下。關鍵詞：煤礦；智能化；開采技術；發展引言智能化采煤技術通過結合人工智能，以智能采煤機器、智能液壓支架等煤礦挖掘設備為核心，結合遠程監控，利用自動控制系統，進行煤礦的開采。這種方式不僅可以減人增效、節能減排，也能保證采煤安全性，是信息化和工程化相結合而帶來的煤礦開采技術改革和創新，也是推動采礦產業持續發展的又一創舉。1我國煤礦智能化開采狀況目前，我國的煤礦開采步入初級智能化階段，開采工作的開展與國家政策和國家對于科研力量的投入程度息息相關。近些年，在國家對于技術設備政策和資金的支持下，我國煤礦智能化開采有了重大進展。2013年關于加快煤礦開采智能化、機器人研發、采煤工作面分類技術條件和評價體系等一系列的標準和政策的發布，極大推進我國示范煤礦和采煤智能化工作的進程，從2019年到2022年，一些省份陸續推出驗收煤礦智能化的方法，在《國家能源集團煤礦智能化建設指南》中對煤礦智能化進行初、中、高級的智能化煤礦分類，2021年3月頒布了《智能化煤礦建設指南》，提出指導思想、原則和目標、要求和內容。我國863計劃，將準能露天煤礦和錦界煤礦建設成為數字礦山重點研究和示范項目，2018年研發的《千萬噸級特厚煤層智能化綜放開采關鍵技術及示范》，通過對裝備系統和多項技術研究，大大提升生產安全性和行業智能化科技水平。2煤礦智能化開采技術2.1薄煤層智能開采工作面煤層透明化地質勘查技術基于工作面透明地質模型結合支架超前雷達、工作面三維激光掃描、巡檢機器人等智能化開采裝備，實現了榆家梁煤礦43101工作面智能化開采，通過回采后的每日剖面測量煤層厚度、煤層底板起伏形態與激光掃描識別的煤巖界面、基礎地質數據構建的煤巖界面以及采煤機實際截割曲線的參數對比分析，進而進行綜合評價：（1）基于地質數據構建的透明工作面模型與實際測量的對比雖然存在一定的差異性，但是精度已經大幅度的提高，能夠達到0.20米的精度要求，雖然局部存在較的大誤差，都是地質的突變等引起的。（2）在靜態煤層透明化模型的基礎上，模型需要不斷的根據三維激光掃描以及剖面地質測量的結果不斷的修正、更新模型，最終通過人工智能不斷優化，在后續工作面的工程實踐中會有更好的表現。（3）采用該勘查技術體系，實現了對智能開采工作面煤層的透明化勘查，有效指導工作面采煤機對煤層頂板、底板巖層的切割，提高了綜采工作面煤炭資源的回收率、減少了工作面煤中矸石的含量、提高了薄煤層綜采工作面煤質、降低工作面產生的粉塵、機械設備的損耗、尤其是煤機截齒的損耗，減少了因矸石的運輸、管理、洗選等成本投入，實現了煤礦節能、降本增加效益的目標。（4）工作面實現智能化開采，大幅降低了井下工作人員的勞動強度，使工人遠離粉塵環境工作。實現工作面智能化減人，大幅度提高了工作的效率和設計的指導性和準確性。2.2關于5G技術在煤礦智能化的應用5G技術以能夠全新的無線高度融合進技術的特殊優勢而得到社會的關注。它可以讓網絡技術架構和5G技術高度融合，在無線技術領域，全頻譜接入、多址技術和大規模天線陳列技術是5G的關鍵技術內容。5G技術的使用可以大大提升網絡通信系統性能，具有頻譜更寬、更可靠、安全性更高、傳輸更快、傳輸量更大、延時性更低等特點。具體到應用于煤礦智能化中，可以分為如下幾個方面：①高精細度的實時定位與應用服務。通過網絡切片技術，將煤礦智能化應用物理空間網格進行切割和劃形分成多個虛擬空間，根據對于不同虛擬空間的不同需求，來增強其不同功能，靈活應對煤礦智能化開采應用過程中的網絡應用場景。基于5G技術優勢，實現高精度的實時定位和服務應用，改變了傳統的定位系統和傳統傳輸技術，更能夠確保數據傳輸的及時性。②虛擬交互應用。主要體現在虛擬現實技術和增強現實技術的應用中，顛覆了傳統的人機互動方式，讓煤礦智能化開采經過三個階段的技術變革過程：三維建模和虛擬展示、互動模式和可視化設計、混合現實與云端實時渲染。比如，在混合現實和云端實時渲染階段，能夠對井下的煤礦資源采取虛擬開采和協同運營的操作。③遠程實時監控和控制。傳統的方式需要用傳感器、路由器、多類型互聯網協議，將數據通過傳感器匯集到集中控制中心再到遠程控制中心，數據傳輸的及時性不高，對于井下空間有安全風險的情況不能采用遠程控制系統。2.3智能化建井我國煤礦智能化發展尚處于初級階段，煤礦的智能化建井剛起步，行業整體關注程度不足，需要“政產學研用”全行業共同聚焦研究，加快提升智能化建井技術水平。要充分結合煤礦智能化發展趨勢，明確智能化建井的發展原則、方向和目標。要堅持市場主導與政府引導，堅持立足當前與謀劃長遠，堅持自主創新與開放合作，堅持典型示范與分類推進發展原則。總體目標：實現煤礦建設過程“有人安全巡視、無人現場作業”。在“十五五”期間，大中型煤礦建設應全面采用智能化建井工藝，作業全流程達到實時感知、全息互聯、智能控制和持續優化，建井施工工藝顯著優化、職工勞動強度大幅度降低、作業環境明顯改善、建井施工實現本質安全。當前主要工作：（1）開展井巷多階段智能化建井技術體系、復雜系統模型建立與決策機制的基礎理論研究；（2）科學規劃智能化建井的頂層設計，構建多系統協同的智能化建井巨系統；（3）建立智能化建井的體系框架和技術要求，進行系統規劃設計，確保系統性、兼容性、可靠性、安全性；（4）創新融合多學科、多領域、多系統的智能化建井技術與工藝，形成各類礦山、不同內容的智能化標準體系；（5）建立智能化建井的分類、分級評價體系。結語近些年來，煤礦開采的深度越來越大，開采所處的井下環境也越來越復雜，傳統的人工控制技術已經無法滿足煤炭開采的需求，并且長期采用傳統技術還會導致產率降低，甚至出現安全事故。因此引入綜采工作面遠程智能化控制系統。該系統在傳統技術的基礎上有效實現了設備之間的同步運行，使得設備性能達到最優，并且可以通過總控制臺對設備的運行狀態和參數進行實時監控，有效提升采煤機、液壓支架和刮板輸送機的使用效率。在該系統控制下，設備運行平穩且性能優異，不僅減少了人力的投入，還在很大程度上保障了煤礦作業和工作人員的安全。參考文獻［1］高旭彬.綜掘工作面遠程可視化控制關鍵技術研究［J］.煤炭科學技術，2019，47(6)：17-22.［2］王國法，張德生.煤炭智能化綜采技術創新實踐與發展展望［J