5G时代下煤矿智能化开采技术创新与发展
煤炭是我国的主要能源和重要工业原材料，在我国能源生产和消费结构中，占比一直保持在70%和60%左右。根据预测，到2050年煤炭在我国一次能源消费结构中的比重还将保持在40%左右。推动煤矿企业开展智能化改造是必然趋势。
随着5G的发展，万物互联时代的日新月异，5G技术商用的步伐逐渐加快，5G技术在智能煤矿生产中具有非常重要的作用，成为煤矿智能化升级转型的关键。
以5G通信、先进控制技术为牵引推进智能煤矿建设，将会推动大数据、人工智能、物联网等技术的高度融合，促进煤矿的智能化，实现煤炭开采“无（少）人化、减损化”变革。
5G通信技术
5G是第五代移动通信技术，更加注重万物互联。与4G相比它的性能指标也有了很大的提升，传输速率增加了10～100倍，峰值传输速率达到20Gbit/s，端到端延迟达到ms级别，连接设备密度增加10～100倍，流量密度增加100倍，频谱效率速度提高了3～5倍，并且可以确保以500km/h的移动速度提升用户体验。
5G为深度融合云计算、大数据和人工智能等科学技术提供了契机和基础，使其逐渐聚合形成一个完备的5G技术生态成为可能，为煤炭行业升级改造和智能化发展提供了关键的基础设施。
5G具有超高频谱利用率和能效，广覆盖、低时延和大容量的特性赋予了它高安全性、高可靠性和强抗干扰能力，为煤矿这类特殊场景的网络搭建提供了有力的保障。
5G通信技术正在大力发展，它的普及和推广可以促进智能煤矿技术的快速发展，其重点推进的方向主要包括煤矿安全生产智能感知系统、井下精准定位等。
智能煤矿及其发展
煤炭产业由重开采到重装备再到重智能化的发展趋势明显。智能煤矿基于大数据、物联网和人工智能技术，再结合智能感知设备等与现代煤炭开发深度融合，构建实时全面感知、互通互联、分析决策、安全警示、风险预测识别、协同控制的智能系统，实现煤矿实时、安全、智能化运行。可提供高水准的智能矿山服务，加快煤矿实现减人提效、远程安全精准操控、提高单产、安全对标。
在国家政策的大力支持下，经过行业内诸多企业多年来坚持不懈的自主创新，我国煤矿安全生产智能感知行业技术水平不断提高，煤矿安全工作取得了一定成效。但我国煤炭开采条件的复杂性、多样性和以井下煤矿开采为主的特点决定了我国煤矿安全生产任务仍任重道远。
煤矿安全生产大数据应用平台作为应急管理信息化体系的“智慧大脑”，将收集的安全生产数据进行深度挖掘、有效整合、精准计算和分析，为煤矿的智能感知、风险预测、隐患管控及应急管理等提供完善的智能化服务。此外，煤矿安全生产的大数据还可为其他能源细分领域客户提供增值服务，充分发挥大数据价值。
安全生产及智能感知系统
煤矿安全生产智能感知系统是根据人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全因素以及煤矿企业管理中的缺陷等情况识别煤矿事故成因，通过融合应急广播、调度通信直接指挥平台，建立煤矿安全生产统一融合平台，及时发现影响煤矿效率和安全的最关键因素，直接指挥，驱动煤矿安全生产。
煤矿安全生产智能感知解决方案可分为煤矿安全生产融合平台和监管部门事故风险监测预警系统两大板块，可对煤矿企业安全生产的各个环节、各类应用场景进行智能感知，实时读取并上报各项风险数据，通过从各个维度保障人员安全并提升效率，达到全面满足政府部门监管要求以及煤矿企业安全生产需求的目的。
煤矿智能化开采技术创新与发展
1、综合开采技术
在不同煤层的开采作业中,利用通信技术和计算机技术,可以减少矿井下铺设电缆的数量,进而确保工作面整洁简单,在降低缆线铺设成本的同时,还可以提升数据传输的质量和效率,为控制系统的有序运行提供通信方面的支撑。
同时,在综合开采技术中,可以为巡查人员配备现代信息设备,提升巡查的智能化程度,在智能化技术的支撑,巡查人员能够利用无线通信与监控中心进行动态沟通和实时交流,确保人员健康安全,监控中心根据巡查人员传回的数据,可以对其进行工作指导,进而提升巡查质量和效率。
2、灾害预警系统
在开展煤矿开采作业中,容易出现各种井下灾害,如果发生事故,会对煤矿企业的经济效益带来负面影响,在发展智能化技术中,灾害预警系统是主要方向和重要内容,通过传感器可以对井下的油气和瓦斯情况开展动态检测,并且将数据及时传输到工作平台,如果井下油气和瓦斯数值超出既定标准,操作人员可以下达开采机械的停止指令,进而采取有效措施进行处理。
在构建灾害预警系统中,需要对传感器技术进行科学运用,进而保证数据的可靠性以及真实性,为制定处理措施提供数据支撑。同时,在灾害预警系统下,还能够保证在复杂矿井下的作业安全,通过三维模型对作业面进行分析以及数据模拟,对各种作业情况提前预判,设计出最为合理的开采作业方案。
3、复杂条件下的综合开采技术
随着我国煤矿行业的快速发展,为了提升开采量,开采条件呈现复杂化,在各种复杂条件下进行开采作业,容易诱发各种安全事故,由于导致安全事故的原因较多,企业在引入智能化技术中,要结合复杂条件的特点,积极开发和引入综合开发技术。
智能化开采技术可以对各种复杂地形进行分析和预判,并且对可能存在的安全隐患进行提前排查,应用通讯技术和传感器技术,可以将井下视频资料传输到工作平台,进而获得全面的数据,对井下条件进行动态监控,进而确保开采作业的有序进行。
4、切顶沿空留巷综采技术
该技术是对智能化综采技术的升级与改进,其可以保证开采作业的合理性以及科学性,促使作业稳定以及连续开展,并且对资源实现高效回收和二次利用,进而提升煤矿开采的效率和质量。
在智能化技术发展中,煤矿企业要对关键技术进行改进和升级,进而提升开采作业的智能化水平。例如在引入智能化控制技术、导航技术以及探测技术等,可以丰富系统作业功能,提升开采机械的控制能力、适应能力以及学习能力,进而为各项作业的开展提供保障和支撑。
总而言之,在我国经济发展新形势下,社会生产和居民生活对煤矿资源的需求量持续增加,在科学技术的支撑下,煤矿开采也逐渐趋于机械化、智能化以及信息化方向发展,应用和引入智能化技术,可以提升开采作业的效率和质量,避免发生安全事故,确保企业生产安全、降低生产成本,对实现我国煤矿行业的稳定以及可持续发展具有现实意义和积极作用。
来源：煤观天下
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