大数据在煤矿生产技术中应用(共5651字).doc

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1、大数据在煤矿生产技术中应用(共5651字)摘要:概述了大数据的发展历程、特点及其在煤炭企业中的应用成果。以彬长胡家河煤矿现阶段生产技术管理为研究对象，分析得出了该矿在生产技术中存在基础数据不完善、数据挖掘深度不足、专业技术人员数据分析素质不足的问题;论述了大数据在该矿生产技术中应用的必要性，提出了建立大数据分析系统的实施方案，并对大数据在该矿应用的前景进行了展望。关键词:大数据;煤矿生产技术;转型升级近年来，大数据呈现爆炸式增长趋势，在科学、军事、金融、通信等领域以及各行业已经取得广泛应用，并且成效显著1。随着“十四五”规划的出台，煤炭行业以“安全、绿色开发和清洁高效利用”为目标，大力研发数字

2、化、智慧化矿山建设已取得一些进展。但利用大数据有效地推进煤矿生产技术的革新，优化矿井、采区、工作面设计，提高生产效率、灾害治理能力方面的研究成果，还少之又少。利用大数据技术对煤矿生产中产生的数据进行整合、深度挖掘，是当前煤矿生产技术中急需解决的问题。文中以彬长胡家河矿业有限公司(以下简称胡家河煤矿)现阶段生产技术管理为研究对象，分析了生产技术管理中的成果及存在的不足，探讨了将大数据引入生产技术管理中的现实作用和意义，提出来大数据在该矿应用的方案，并对未来大数据在该矿的应用愿景进行了展望。1大数据相关知识11大数据定义截至目前，大数据还没有一个明确的统一的定义。全球管理咨询公司麦肯锡对于大数据的

3、定义是:一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合，具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低4大特征2。12大数据的特点数据量大:相比于传统的数据概念，大数据都是以P、E、Z级的计量单位在采集、存储和计算数据的。在煤矿生产中，需要采集的人员信息、地质赋存、回采支护参数、各设备运转等情况，构成了一个庞大的数据体系。数据多样:煤矿生产中的数据种类具有多样性，涉及结构化数据、半结构化数据、非结构化数据等。如水文地质、矿山压力、设备运转情况、瓦斯、温度等监测数据。数据产生速度快:随着煤矿信息化水平的提高，煤矿企业中矿井各类气体监测系统、

4、视屏监控系统、人员定位系统、矿压监测系统等都在全天候不间断地产生数据。数据价值密度低:现代化矿井采集大量的数据，但是一些数据的价值比较低，仅能反映某个节点的动态情况，对于整体意义较小。例如:温度传感器采集的温度数据量非常大，但是一般情况下，温度变化不会太大，整体来说有意义的数据不多，数据的价值密度很低。13大数据的发展历程从数据发展历程来看，20世纪90年代至21世纪初处于数据挖掘时代，也是大数据发展的萌芽阶段;20032006年处于非结构化数据时代，也是大数据发展的突破阶段;20072009年处于大数据发展的成熟阶段，并且自然杂志专刊于2008年率先提出了大数据(BigData)的概念;20

5、09年至今，大数据在众多行业很快应用，在电子商务、医疗、智慧农业等多个领域已经取得了较大的成效，2013年也被称为大数据元年。14大数据研究的意义煤炭数字化需要:将大数据与煤矿生产技术相结合，是适应当前煤炭行业智能化、数字化的需要，是采矿技术研究的必然选择。设计生产的需要:结合大数据与现代机器学习、云计算等技术，对矿井原有数据和现在产生的数据进行深度挖掘，可以为矿井设计采区、工作面设计提供更加详实的数据参考，有利于推进矿井灾害机理的研究，指导灾害治理。企业转型升级的需要:建立完善的煤矿大数据分析系统，对煤矿企业转型升级具有重要作用。15大数据在煤矿行业中的应用大数据在煤炭企业虽处于初步发展阶段

6、，但发展势头迅猛，部分行业工作者已经将大数据应用于煤矿安全管理、生产管理、转型升级等方面。谭章禄3提出了建设煤炭大数据平台的框架。张玲4分析了物联网、大数据及云计算技术在煤矿安全生产中的应用现状。阿不都维力阿布5都热依木探讨了大数据在煤矿安全管理中的应用情况。崔亚仲6提出智能矿山大数据应从矿山安全管理、生产执行、经营管理等领域进行应用。缪建华7对大数据煤矿安全高效生产运用前景进行了展望，预测智慧矿山将是解决矿山安全、提升效益的必然选择。王洋8分析了大数据技术在煤矿安全生产运营管理中的应用前景。将大数据与煤矿生产技术融合，将有助于煤炭企业在矿井设计、灾害治理等方面有较大突破。2胡家河煤矿生产技术

7、现状分析21胡家河煤矿简介胡家河矿井位于咸阳市长武县境内，井田地质储量81975Mt，可采储量39544Mt，设计生产能力500Mt/a，服务年限608a，主采4号煤层平均厚度16m。矿井属高瓦斯矿井，I类易自燃煤层，煤尘具有爆炸危险性，水文地质类型为极复杂型，属强冲击地压灾害矿井。采用立井单水平开拓方式，中央并列式通风方式，抽出式通风方法，采用“一井一面，三区联动”的方式布置，走向长臂综采放顶煤分层开采。22生产技术管理成果胡家河煤矿在生产技术方面不断改革创新，引进新技术、新工艺，发展智能化、信息化，有力推进矿井现代化、机械化水平的提升。优化采煤工艺:回采工作面始终坚持“四级放煤”工艺和“多

8、轮顺次放煤”工艺相结合的方式，有效地提高了回收率;创新性使用“波浪式”推采的方式，有效降低了工作面水害的影响;优化了工作面排水方式，采用2个工作面共用一条泄水巷和滞后排水的方法，降低了生产成本。改进支护方式:掘进工作面不断创新改革，改进了超前支护方式，提高了作业人员的安全性;引进了注浆锚杆、锚索，通过对破碎带或断层段顶板、帮部采用注浆锚杆锚索，有效地提高了顶板的稳定性。回采工作面超前支护段引进了防冲支架，降低了冲击地压显现造成的危害。灾害治理:冲击地压防治方面，采用微震、地音监测，大直径孔卸压，引进水力割缝切割煤体，有效地降低了冲击地压危害;地热治理方面，回采工作面采用制冷风机，平均温度降低3

9、5，改善了作业环境;“一通三防”方面，采用阻化喷雾、煤层注水、黄泥灌浆等方式，有效地提升了矿井的安全生产。信息化建设:进了“安全生产信息化平台”，实现了部分数据的互联互通，开放共享;应用了“安全风险分级管控和隐患排查治理”系统，强化了安全生产的意识;实现了井下4G网络全覆盖，提升了信息传输效率。23生产技术管理中存在的不足胡家河煤矿虽然在生产技术中取得了较多成果，但矿井生产的发展仍然较为粗放。在生产技术数据管理中处于较低水平。基础数据不完善:随着煤矿生产自动化、信息化水平的不断提高，对数据采集的要求也越来越高，但是对专业的数据采集设备的投入量较少，大多仍然沿用传统的模式，采用手工填写报表，进行

10、汇总，数据采集效率低，难以满足现阶段高速发展的信息化水平的需要。矿井安全生产中地质构造是最重要的影响因素。现阶段，胡家河地质勘探水平仍较弱，对上覆岩层、煤层赋存、水体赋存情况等，虽然进行了探测，但是数据仍不够详细，处于“普查、详查”阶段，没有达到“精查”的要求;矿井具有强冲击倾向性，但对于矿山压力的研究仍处于起步阶段，对于赋存煤层地应力情况、煤岩体力学性质、采掘工作面扰动应力影响等方面的数据，少之又少。如:回采工作面仅采用每7个支架安装的一台KJ653顶板动态监测仪进行监测，并配合微震、地音监测等方式对矿山压力进行监测，已回采第6个工作面，仍未总结出矿井回采工作面周期来压的大致步距。煤矿是由多

11、个系统构成的一个整体，各系统之间存在非常紧密的联系。现有生产模式下，大量数据仅由各专业部门负责，这些数据因为种种原因，无法实现相互分享，导致数据矛盾、重复的现象时有发生。数据挖掘深度不足:目前，矿井对于数据的认识停留在较为浅显的层次上，各类数据之间的关系没有被深层次的挖掘。仍是以小数据时代下，线性思维模式对采集的数据进行分析，仅仅注重数据的精确性，将所收集的数据应用于记录、查询、预报、报警等方面，并未构建合理有效的模型，借助机器学习、云计算等方式分析数据之间的规律，进而推动煤矿生产技术的进一步提升。例如，矿压监测所采集的各类数据，仅根据现有系统自动生成预测图形，而未加入地音、微震、现场实测等数

12、据进行统一分析。专业素质不足:一是由于煤炭企业的特殊性，存在重经验、轻数据的现象，经验至上这一观念深深根植在许多人心中，认为距离大数据很遥远，没有太多实际价值，现在的生产不需要大数据技术也能完成。二是对数据化、自动化的不信任。例如，许多矿井已采用自动排水系统，因对自动化水平的不信任，担心出现问题，仍配备专门岗位工种值守，造成了人力资源的浪费。三是缺少综合性分析人员，现阶段“懂采矿技术的人员，很少懂大数据，懂大数据的人员又很少懂采矿技术”。3对策分析2019年1月2日国家煤矿安全监察局了煤矿机器人重点研发目录，反映了我国煤炭开采向数字化、智能化、信息化、自动化转变的决心。人工智能、机器学习、5G

13、技术等将在煤炭开采中发挥关键作用，现在机器人巡检已在许多煤矿企业得到了应用。而智能化开采的一个重要基础就是大数据，为进一步提高大数据在胡家河煤矿的应用，推动矿井数字化、自动化、智能化水平提升。31更新思想理念发展大数据已是现代化煤矿企业转型升级的必然选择。矿井生产中的各类数据是客观存在的，大数据理念的主要体现是数据的量大和数据的价值大。随着煤矿信息化水平的不断提升，生产中产生的海量数据仅依靠人力分析，无法发挥数据最有效的价值，很难得出更加可靠、准确的结论。大数据已经在许多领域应用成熟，但在煤矿企业“粗放式”的观念深入人心、思想仍比较保守，接受新事物能力较弱。加之总是遵循先例的原则，造成大数据在

14、矿井中应用举步维艰。因此要加强思想教育，提升从业人员对现代化信息技术的了解;强化对专业技术人员的培训，使其打破固守传统的观念，提升利用大数据等现代化数据处理技术的应用能力。不再使用传统管理模式下人的宏观判断、经验分析方式。32引进专业技术人员人才是发展的核心要素。现阶段，复合型人才是各个企业的倾心之选。大数据技术的应用，是需要很强的技术能力和专业能力的人员才能完成的。煤矿企业现阶段缺少专业的大数据人才，现在的从业人员对大数据一知半解，无法胜任数据的建设、挖掘、处理工作。而掌握大数据技术的人员，又不懂得煤矿生产技术中的关键环节数据，无法进行预言建模或未来趋势的分析。因此，需要引进一批专业的大数据

15、人才，与现在的专业技术人员优势互补，形成一支专业化的煤矿大数据团队。33建立统一大数据体系煤矿生产技术大数据体系的建立，首先，应构建生产技术信息框架。通过统筹规划，顶层设计的方式，明确规划和目标，设置大数据管理单元，整合资源，分析哪些数据是关键、哪些数据是可忽略的，构建一个数据资源标准规范，多维度的数据分析体系，实现资源最大化利用。其次，应强化基础数据的管理，加大数据采集设备的投入，加快拓宽数据来源，为数据分析提供基础保障。最后，应用云计算和人工智能等技术，对数据进行分析，为决策提供更加详实的基础。34愿景展望大数据使设计、灾害治理更加清晰化:煤矿开采已由原来的“黑箱”转为现在的“灰箱”，大数

16、据分析是将“灰箱”转为“白箱”的途径。例如:通过大数据技术的应用，建立矿井三维数字模型，结合FLAC3D、UDEC等软件，可以模拟工作面煤柱改变后应力分布的变化，可为工作面设计优化提供更加可靠的依据。当前，冲击地压灾害是世界性难题，冲击地压理论仍处于模糊的状态，彬长矿区是冲击地压显现明显地区，采集彬长矿区生产过程中矿山压力的数据，建立大数据分析系统，总结出应力变化规律，为冲击地压灾害治理提供有效的途径。大数据为企业转型升级提供新思路:煤炭企业现均面临着转型升级的挑战，智能化、数字化发展是煤炭企业的必由之路。当前，企业转型发展应立足于创新驱动，结合大数据分析体系，建立一套完善、成熟的系统，可以为其他矿井提供技术服务，在煤矿行业竞争中抢得先机，摆脱仅依靠生产创造效益的局面，实现跨界深度融合，为转型升级打开新思路，提供新利器。(1)大数据的应用可以进一步提升胡家河煤矿生产技术管理。(2)通过煤矿生产作业产生的大量数据，建立大数据分析系统，可以为煤矿设计、采区优化、灾害治理等方面的决策提供更加明确的依据。(3)煤炭企业转型升级，可以利用大数据为同类企业提供技术服务和新思路。第 10 页 共 10 页