引言
近年来，我国高度重视制造强国，要求实施智能制造和绿色制造工程，推动传统产业向高端化、智能化、绿色化转型。煤矿开始转型，逐渐应用智能化技术，智能化技术装备是煤矿智能化建设的重要支持和关键环节，使其生产逐渐呈现少人化、甚至无人化的发展模式。推进煤矿的智能化建设是推动煤炭工业转型升级、高质量发展的核心技术，对促进煤矿稳产增供、减人增安、节能提效、绿色环保都具有十分重要的意义。
1智慧煤矿的发展概述
智慧煤矿以煤矿数字化为基础衍生而得，依托信息精准采集、高效传输和规范集成的途径来促进煤矿开采活动的开展。此路径下，信息的可视化展现能力较强，有利于生产作业智能水平的提高，从而实现绿色、高效的开采目标。在信息化的发展趋势下，为煤炭行业的发展创设丰富的机遇，机械设备的生产力优势得到发挥，可取代多数人工作业行为。在综合应用物联网、人工智能等前沿技术后，持续推进智慧煤矿的发展。纵观整个智慧煤矿的建设进程，以循序渐进的方式实现发展，全流程中涉及到多个关键性的阶段：阶段一：突破传统煤矿开采方式的局限性，初步实现自动化运行和智能化决策。阶段二：提高互联互通水平，紧密联系多样化的子系统，建立智慧矿山架构，逐步朝着区域化自动运行的目标迈进。阶段三：持续完善既有的发展架构，建立智慧矿山体系，彰显出多系统集成的特征。在此发展阶段，能够精准采集各系统的数据，并实现对数据的高效传输和虚拟展现，发挥出数据对煤矿开采的指导作用，做到真正意义上的自动运行和智能决策，此时智能化开采在煤矿领域的优势将得到有效的展现。
2煤矿智能化开采技术发展历程
传统煤矿开采以人工操作方式为主，其管理也属于粗放式管理。经过很长一段时间的努力和探索，基于我国能源分布的实际现状，国内煤矿井下开采逐步迈向人工与自动化相结合、半自动化到全部自动化的大跨越大发展。近几年来，随着科技的进步和社会经济的发展，我国煤矿的智能化水平逐渐提升，煤矿的管理方式也有了较大的改观和提升，从粗放式管理到体系化的建设，再到逐步分级管理控理念的深入和体制引入，煤矿井下智能化开采逐步实现，同时与之配套的煤矿安全管理也逐步提升，从简单粗放到制度专业，再到精细化，集约化，管理模式由初级逐渐向中高级管控迈进。
3煤炭智能化开采关键技术创新与展望
3.15G关键核心技术
在提高煤矿开采效率的实现路径中，通信网络技术的应用尤为关键，具体需从煤矿开采设备的实际运行特性出发，匹配5G核心技术，优化通信状态，依托高效的通信方式来促进智能化开采活动的高效开展。随着5G通信技术的日益成熟，煤矿开采技术水平将逐步提高，通过该项技术的应用能够精细检测地质条件，反馈煤矿开采现场的地质特点。同时，在机械设备的配合下，实现精准的定位和姿态感知。在5G通信技术的基础上联合应用大数据技术，有利于构建智能化的微型服务体系结构，更好地为煤矿的智能化开采提供服务，此时煤矿开采的质量也将随之提高。
3.2井下环境检测技术
煤矿井下智能化开采技术包括对井下环境的监测技术。由于井下环境对井下设备的正常运行及开采均具有一定的影响作用，甚至于对井下作业人员的生命健康都存在一定程度的影响因素，因此井下环境监测技术应作为井下智能化开采的一部分进行研究应用。对煤矿井下的环境监测技术，一般采用在井下工作面及各个硐室安装传感器及视频监控设备等方式，对井下现场的地质参数、空气的干湿度及瓦斯含量参数进行监控检测；再通过UWB技术把井下检测到的数据参数及视频图像通过服务器和相关设备实现实时传回地面的控制中心，一般由地面调度中心进行管理和对数据参数的分析；同时，对井下开采环境可能存在的隐患和危险进行预估和判断，及时有效地通知井下现场作业人员或启动井下智能应急设备，紧急采取有效的安全管理措施，提高煤矿井下开采的有效性、安全性和智能化水平。在煤矿井下环境检测过程中，应注重煤矿井下环境检测技术不同功能之间的相互联系和相互承接，保证煤矿井下开采现场不同环境的监测结果能够交叉使用互相配合。
3.3煤与瓦斯共采技术
瓦斯是煤炭形成过程中产生的一种气体，主要成分是甲烷（CH）4，是一种可燃性气体。由于瓦斯在特定的条件下会发生瓦斯爆炸，对煤矿地下开采的威胁极大，为此，需要对煤层中的瓦斯进行治理。过去，直接通过通风的形式将瓦斯排放到大气中，这不仅会造成空气污染，还会造成甲烷资源的浪费。随着经济的发展和对资源需求量的增加，人们开始认识到瓦斯也是一种重要的资源，并提出了煤与瓦斯共采技术。煤与瓦斯共采技术在中国的应用目前主要体现为井下瓦斯预抽技术和地面钻井瓦斯抽采技术。由于中国的煤层透气性比较差，目前主要是以井下瓦斯抽采技术为主，地面抽采技术为辅。井下瓦斯抽采技术主要是以钻孔抽采为主，即采用带负压钻孔直接抽取煤层中的瓦斯。根据钻孔布置的层位，瓦斯抽采钻孔主要分为本煤层钻孔、穿层钻孔和高位钻孔，其中前两种钻孔用于瓦斯预抽，而后一种钻孔用于煤层开采过程中的抽采。对于一些瓦斯浓度较大的煤层，可以采用地面钻井抽取煤层中的瓦斯。这种方式不仅抽取的瓦斯量大，而且浓度高，是一种理想的瓦斯抽采方式。值得注意的是，地面钻井抽采煤层瓦斯也称煤层气开采。在抽采瓦斯的过程中，需要对煤层进行压裂，以增强煤层的透气性。
3.4自动化放煤功能
通过液压支架尾梁和插板动作控制，实现自动化放顶煤。自动化放顶煤功能主要解决以下几个层面的问题：（1）改手动放煤为自动化放煤为主，巡视人员干预为辅。（2）减少放煤工数量，只留1人巡视。（3）解决手动放煤结束后尾梁姿态不一带来的移架过程丢煤问题。（4）解决邻近支架放煤不均衡问题，减少放矸量。（5）解决放、运平衡问题，提升整体效率。系统具备和第三方煤岩识别系统对接能力，以进一步提升自动化放煤效果。具体放煤流程为：按采煤工艺和采煤机行进方向、位置逐架进行放煤，第一架满足放煤条件时进入放煤区域，第二架满足条件时进入放煤区域，不考虑前面的支架是否放煤停止。后面以此类推，同时相邻两架不允许同时进行放煤动作。当已经进行放煤的支架停止放煤后，且后溜支架负荷下降到规定范围内时，再依次新增支架进行放煤。每个阶段放煤结束后都须进行尾梁和插板复位。
结束语
利用煤矿智能化关键技术将煤矿工人从危险的岗位解放出来，努力实现煤矿机械化生产向智能化生产转变、劳动密集型向技术密集型转变，从根本上改变煤炭行业生产组织现状，提升生产力，为煤炭行业实现安全高效、低碳绿色发展模式提供新动能。
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