煤矿无人工作面开采技术探究

煤矿无人工作面开采技术探究

刘志新

中煤昔阳能源有限责任公司白羊岭煤矿，山西省晋中市，045300

摘要：在我国经济发展建设过程中，煤矿行业发挥着巨大的作用，其作为高危行业，煤矿资源的开采存在着工作环境恶劣，以及容易出现瓦斯、冒顶等自然灾害的现象，严重威胁着工作人员的生命安全及财产设备。而无人化开采技术的应用能够使工作人员从恶劣的环境中脱离出来，通过运用先进技术远程控制井下作业，确保煤矿开采工作的安全进行。为了能够进一步提升无人工作面开采技术的应用效果，就需要加大对该项技术的研究力度。鉴于此，本文立足于煤矿无人工作面开采技术的特点，围绕该项技术的具体应用展开如下探讨。

关键词：自动化；无人工作面；煤矿开采

1.煤矿无人工作面开采技术的特点

1.1安全性高

煤矿开采环境复杂，开采设备使用年限长且设备落后，传统采煤技术的应用存在一定的局限性，致使开采环节存在着众多安全隐患，比如，瓦斯爆炸、顶板塌落、水害、火灾、煤尘等。如果在开采过程中无法有效控制瓦斯、顶板、煤尘、水、火等安全隐患，就会发生事故，造成人员伤亡、设备毁坏、财产损失。而无人工作面开采技术的应用，无需工作人员近距离操作，只需远程控制井下设备，就能够确保煤矿开采工作的安全推进。

1.2煤层开采范围广

传统煤矿开采技术的应用，受限因素较多，而无人工作面开采技术不受煤层条件的限制，有效弥补了传统采煤技术的缺陷，可用在多种煤层中进行煤矿开采工作。但是，因开采技术的不同，开采难度也各不相同，为保障技术的应用效果，在具体应用的时候，要根据煤层特点进行进一步分析。

1.3开采技术先进

无人工作面开采技术基于原有开采技术优势，运用了大量的科学技术元素，借助自动化开采设备，能够实时监控开采作业，实现智能化开采，尽可能减少了煤矿开采环节对人力的投入，大幅提升了煤矿开采作业的效率，降低了成本。

2.传统煤矿开采中存在的问题

从以上内容我们可以看出，煤矿无人工作面开采技术的特点能够用在各种煤层的开采工作中，具有开采技术水平高、安全高效的优势。接下来对传统煤矿开采工作中存在的问题做如下分析：

2.1破坏水资源

水资源和煤炭资源存在于同一地质体中，但是，二者有其各自的变化规律，同时也发挥着自身的作用。煤矿资源开采环节，经常因为开采而引起漏斗式降落，加速了地下水的流动，使水位明显下降，严重破坏了水资源的平衡。我国的水资源本来就比较匮乏，煤炭开采过程中造成的水资源浪费以及污染加剧了我国淡水资源的匮乏程度，不利于经济发展。

2.2破坏土地资源

当前，我国多数煤矿开采企业仍然使用的是传统的煤矿开采方法，一些国家重点开采的煤炭也主要以长臂式开采方式为主，这种方法不仅会破坏植被，同时还有可能造成地表塌陷，一旦地面塌陷，将会引起水土流失以及土地荒漠化问题，这种情况带来的伤害是在很长一段时间内都无法恢复的。

2.3瓦斯处理系统不完善

煤矿开采过程中要重点关注安全方面的问题，传统开采方法由于受到技术水平的影响，较难确保开采工作的安全开展，再加上很多企业在实际发展过程中，由于过度重视经济效益而忽略了安全方面的问题，未能全面贯彻落实安全管理工作，导致煤矿开采过程中存在着很多的安全隐患。煤矿开采是一项复杂的系统工程，其中瓦斯处理更为关键，因为瓦斯是一种易燃易爆物，存在着很大的安全隐患，如果没有对其进行有效管控，将会造成安全事故、环境污染等严重后果。所以，做好瓦斯处理系统的管理非常关键，需要对其进行逐步完善以此来保证安全性。

3.煤矿无人工作面开采技术

3.1煤岩自动识别技术

煤矿所在区域环境复杂，对围岩和井下煤层的条件要求非常苛刻，传统开采技术很难精准判断煤岩分界，而煤岩自动识别技术的应用，较好解决了这一难题。通过自动识别煤岩，并进一步分析是否存在不达标的信息，具有精准判断该处煤岩相关信息的作用，以便能够清楚了解到哪些是煤层，哪些是岩石。为了能够进一步提升煤岩自动识别技术的精准性，就需要运用光学以及声学技术原理，只有这样才能够达到预期的效果。通常情况下，对煤岩的识别，主要用到的是记忆程序以及传感器系统等设备，如果能够进一步优化系统功能，煤矿开采质量也将得到进一步提升。

3.2采煤机自主定位技术

在煤炭开采环节，采煤机自主定位技术的应用具有非常关键的作用，该项技术的应用能够在寻找和开采煤层过程中更好地定位，如果定位准确，可大幅提升煤矿开采效率。在具体应用该项技术的时候，要借助一系列的定位系统，但是，对于系统的设计要重点关注以下内容：（1）建立采煤动力机模型。在煤矿资源开采环节，采煤机所处环境复杂，随着采煤路线的改变，会在一定程度上影响采煤机的运转，不利于确定某时刻采煤机的速度及位置，所以，要围绕采煤机的运行环境确定设计方案，在此基础上不断进行优化更新。（2）精准计算设计数据。模型的构建是以数据为依据进行的，必须确保这些数据精准可靠，这样一来才能够形成完善的设计方案，能够实现系统优化。（3）构建航位推算误差补偿模型。一旦航位推算出现误差，将会影响采煤机的定位，这种误差主要来源于定位系统中的传感器，对此，模型的构建需要从传感器入手，以此来进一步减小误差，实现对采煤机的精准定位。（4）使航位推算系统能够很好地适应环境。煤矿井下作业环境复杂、恶劣，面对灰尘杂质的影响以及瓦斯爆炸引起的安全等问题，就需要从技术层面入手来避免这类问题的出现，并且要确保井下航位推算系统的高效运转，充分发挥出系统的应有作用。（5）基于煤矿各种电子地图，能实时掌握采煤、掘进、开拓、运输、通风、供电、供水、排水、通讯、提升等各环节的状况，并通过参数修改界面，及时修改现场反馈回来的生产收据，自动调整对应参数。

3.3采矿工艺智能化技术

采矿工艺智能化技术的应用，主要是借助该项技术来全方位掌控整个煤矿开采环节的设备运行状态，突破了当前可视化远程干预生产模式下人员“看、想、控”的局限。在此过程中，通过综合应用精细化物探、遥感探测、先进传感、人工智能、大数据分析与数据挖掘等新技术，实现对开采环境、开采设备的全面感知融合，一旦发现工作面开采状态超出标准范围的情况，能够及时予以调整，并做好设备维护工作，从而确保设备的高效运转。在整个煤矿开采环节，该项技术的应用具有良好的适应性和安全性，甚至还具有再生特点，能够结合煤矿实际情况，自主选择使用切合现场实际的开采方法。

3.4矿井上下双向高速通信技术

相关工作人员对于矿井操作系统的应用，要密切关注矿井开采系统传来的信号，以此为依据分析井下设备的运行状态，实行对各种矿井设备工作状态的全方位管控。而信号在井上和井下设备之间的快速、高效传输，需要基于矿井上下双向高速通信技术来实现，这样一来就能够得到井下各种工作环境下以及各种设备的工作参数。同时，该项技术的应用还能够将相关信息从工作面内向外部运输系统传输的作用，进而在网络系统的协助下，对井下开采工作进行远程干预，实时快速传递和反馈相关数据信息，保障无人工作面上信息的传输质量，实现对各项信息数据的高效应用。

结语

总而言之，无人工作面开采技术是多种技术的集合，该项技术的使用不仅提升了煤炭资源的开采和回收效率，同时还在煤矿开采技术改革方面取得了显著的成效，所以，该项技术成为未来我国煤矿资源开采过程中的主要发展方向。随着自动定位采煤机、自动识别煤岩以及传感器应用等相关技术的逐步成熟，进一步提升了煤矿无人工作面开采技术的应用效果，在未来实际应用过程中，还应该不断加大对该项技术的研究力度。

参考文献：

[1]时坦,孙成岱,李鹏.煤矿无人工作面开采技术分析[J].山东工业技术,2018,(05):77.

[2]赵鹏杰.煤矿无人工作面开采技术分析[J].能源与节能,2018,(02):101-102+113.