发布时间：2023-09-26 08:31:14
绪论：一篇引人入胜的智能采矿工程专业前景，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
自然资源是地质资源中最宝贵的资源之一，工业化生产离不开自然资源。随着我国经济的全面改革，产业经营也发生了翻天覆地的变化，国民生活对于物质的要求日益增加。供需要求给资源开发带来了新的挑战。目前，我国自然资源之中，煤、铁、石油等一系列产品是相对高需求的资源，这些自然资源在开采的同时，必须做好勘查工作，GPS 技术是当今相对先进的勘查技术，为此也被广泛的应用于勘查工作之中。
1 矿产资源生产的不足之处
工业化生产离不开矿产资源，凭借矿产资源的正常地采掘及加工，既是提高了工业化进程，同时也是稳定国民经济不断向前发展的依据。目前，我国矿产采掘在宏观调控之下，依然存在众多的不足之处，例如采矿区物质分配不公，调控不到位。从而造成了无形中的资源浪费，这一问题成为自然资源采掘存在首要问题。
（1）前期勘探问题。地质层矿物质经过长年累月的积累形成了自然资源，自然资源在开采前必须要经过勘查，这样所拟定出来的采掘方案更科学合理。很多资源开发企业目兴短浅，往往只重井内进度，而把存在的安全隐患忽视，前期勘查并不到位，从而给采掘过程中种下了重大的安全隐患。例如勘查不详细潜在的病害没有及时被发现及处理，采掘过程坍塌、沉降等现象频发，这样的风险让开采人员以相应设备带来不同的程度的风险，并且阻碍了工期的顺利进程。
（2）生产控制问题。在采掘过程中，不论是人工还是机械采掘，人都是第一生产要素，只有通过人员的操作才能把井内作业完成。再加连年的工业化进程，以及市场的供需量增加，采煤企业所承接的工程量加大，所需要使用的人员增多，为此在采矿区人员控制居为一个大难题。比如，采矿人员值班混乱，值班调班过程不明确，或者出现部分人员轮值两班，依然无新的值班人员换班，从而造成这些人员超负荷完成工作，在劳累的情况下工作安全隐患加剧。
（3）采掘设备问题。采煤系统中，机械设备是不可少的，采煤机、运输机、液压支架是较常见的采煤设备，由于每一个矿井的规模不一，所使用的设备型号也各有不同，安排采掘工序也是存在差异的。采煤企业为了更好的进行采掘，花费了大量的资金购买了一大批的机械设备，但是生产流程之中对于设备没有做到统一滚利，能源也在无形设备处于高损耗，却低效率的局面。再加人工操作不当或者不够专业所引发的各种事故，也是造成矿井收益低的直接原因。
2 GPS 技术应用功能在资源勘查中的体现
勘探计算机系统的建立，对于矿物资源的查找、规模、生产、储备等工作效率明显提升，加速生产人员在众多的采掘方案之中快速找到正确的采掘方案。从而提高了生产效率，以开采进度。GPS 技术应用于资源勘查的特点及功能表现：
（1）定位精度高。我国煤炭资源分布范围十分广，不同地区的煤炭资源不论是是从深度、总量、地理位置来看，都存在极大的差异性。地质勘测在早期工作之中，精准低，定位与煤层的真正差距偏差十分大，误导了采掘严重，从而延误了工期。GPS定位精度高，科学含量大，对于煤矿工程的勘查十分精准。
（2）观测时间短。目前GPS系统20KM以内处于相对静止的状态，勘测时间只需要15～20 分钟。当流动站与基准站之间处15km 时，并于快速静态的时候，只需要1～2 分钟就可以进行观测。随时定位一般也只是需要几分钟时间。时间操作非常短，对于资源勘探时间非常快速，这就是GPS 技术的特点，这样可以有效的提高工作效率，当勘查时间缩短，那么以后的开采时间将会有所宽裕。
（3）作业费用低。GPS直接通过测站上空开阔就可进行测量，期间节省了大量的成本。GPS可以直接通过调整矿井内外就可以进行勘查工作，不需要事先定好通神点位置，从而减少了传算点、过渡点的测量工作。新型勘探技术保持了数据传输的便捷性，资源勘查流程变得更加简单化，借助无线通信网络满足了采煤作业的一体化控制。
（4）数据处理快。GPS 技术本身拥有多功能数据模型，既可以分析勘查数据，又可直观的反映地质层中的具体情况。比如，对大地量将平面与高程进行不一样的方式，GPS 技术通过三维坐标进行分析对比，得出最佳的勘查方案。并通过计算机查出资源存储的地方，为拟定方案提供了时间效率，GPS 技术未来发展前景一片大好。
（5）适应能力强。随着GPS 接收技术不断创新，自动化开始走向了“傻瓜化”行列之中，所占面积越来越小，重量轻，操作便捷，对于进行勘测的工作人员极大的减轻了负担。特别是长期处于野外工作人员，既是推动工作效率，又是一次愉快的工作过程。
原始设备得到了全新的改良，GPS 技术在软硬件上也得到了全面提升，这些设备在地质勘测中可以更好的完成勘查，对于高难度的勘测要求也完成，这些于野外地质勘查有着举足轻重的作用。
3 基于GPS 勘探的生产调控系统
GPS技术成为资源勘探的核心技术，同时需要了解后续开采操作的真正要求，然后再拟定符合要求的生产管理体系，对于系统应及时做好维护，这样可以增加其它的使用寿命。
（1）数据分析。开发企业应进行多种数据调控的方式，按照不同的数据在不同的阶段的使用进行方案的制定，要求从数据的类别、用途、性质等方面分开管理。例如，选择某一个区域做为参照对象，然后进行详细的勘查，再进行信息的收集，然后分析地面不同层次的地质结构，测量岩石层特点，从而为采煤方案提供可靠数据。
（2）智能改造。采矿业随着科技的不断的发展，设备进行智能技术的改造是必然的，在目前的自动化控制条件之下需要进一步进行改造。目前，采矿区设备自动操作控制技术已经到位，用户直接通过按钮操作即可。
数字技术成为采煤设备调控的核心技术，需要安装智能控制系统，智能系统可以通过使用者发出的动作指令，进行智能选择把最优质的信息进行传输，从而让采矿设备得到最充分的利用。
4 结论
自然资源勘查通过GPS技术进行勘测，减少了勘查的难度，提高了勘测效率，以及勘查的精准度，所得出的采矿工程数据可以进行自动化的。随着GPS 技术被广泛的应用在采掘工程之中，采矿企业也应该加强配备专用的生产控制系统，让资源勘查指导得以发扬光大。
参考文献；
开采煤矿的工艺与方法改进担负着产业发展的使命。其工艺方法的进步将带动整个行业发展，无论什么行业的发展总是朝着高效率与高产能和高可靠性能以及高安全性能发展的，煤矿开采业更是如此，开采工艺要结合如今的高新技术，使之更为完善，更加地适应生产的需求。技术设备的研发也要着手于解决生产中所面临的技术性难题，掌握核心的技术力量，才能在行业中立于领先地位。长壁采煤的开采方法在我国已经日渐成熟，而放顶煤采煤也正在不断地扩展其应用，正在不断地提高其研究的深广度以及应用的水平。而对于复杂的地质构造造成的煤矿开采困难的现实问题，研究对应的采煤工艺方法来改善恶劣的采煤环境则具有广阔的前景，以此来提高开采的机械化水平与生产效率。
一、当前煤矿开采技术现状
1、当前新型技术得不到推广，运用的还是传统的开采技术
由于中国煤矿企业分布较为广泛且分布的很不均匀，这种分布现状导致了我国煤矿企业规模大小不一。在一些经济欠发达地区和煤炭资源稀缺地区、规矿井、私营个体煤矿、甚至是小煤窑还普遍存在，由于这些矿井思想落后，管理混乱，对于所掌握的新型技术不能进行有效地推广和使用，同时也有部分煤矿不愿意引进新技术，仍然采用传统的、落后的开采技术，这便不能实现矿区的高效率开采。同时煤炭行业也存在着不完善的行业规范，管理分散，违章开采事件频发，这种情况更加剧了新技术利用率低的问题。因此，必须要制定规范的制度来保障先进开采技的术广泛应用，使其发挥最大效果。
2、管理者只关注眼前利益，阻碍高新技术的研发应用
有些煤炭企业只着重眼前的利益，采用不合理的开采方法，不仅威胁着开采人员的生命安全，更加破坏了自然环境。煤炭属于高资金投入，效益生效时间长的行业，企业家不愿意花重金去研发和引进新技术，因此企业只会固守现有的开采模式，从而导致旧体制的恶性循环，最终危害的是企业自身。政府方面对煤炭企业宏观调节力度不够，没有真正从科技创新角度解决面对的困境。只是一味的打击开采方式不得当的企业。
3、高科技人才短缺，阻碍了我国煤矿企业的整体发展
尽管企业和国家致力于中国特色社会可持续发展道路，但是要运用新技术开采煤炭需要大量技术娴熟的人才，然而，现阶段我国的专业技术人才技术水平不高，开采工人的自身素养低下，这些都会导致新设备新技术不能合理有效的利用，从而大量的浪费了有限的煤炭资源，这种情况不仅制约着中国煤炭经济的发展，而且极大遏制了国家对煤炭资源的需求。
二、煤矿采矿技术应用问题的解决措施研究
1、进一步完善行业制度，使采矿技术应用规范化
必须制定行之有效的规章制度。由于我国煤炭分布存在小批量、大范围、企业之间的规模差异明显等现状，导致煤炭开采新技术在运用中出现大的缺失，所以必须限制企业规模、明确企业工作流程和工作目的、严厉打击企业违章作业，积极倡导企业间的资源共享。可以在固定的时间和地点，高层管理人员一起交流开采经验，促进企业间相互监督，相互竞争，使新技术在作业中发挥其最大效用，最终实现了资源的最优化，满足社会消费者的需求额度。
2、加大政策支持，促进技术创新
21世纪，煤炭行业竞争的根本就是人才的竞争，中国的技术人才缺乏的是创新精神，煤炭企业要想真正的立足于世界强国之林必须目光远大，需要投入一定的财力，物力和人力在研究和发展新的采矿技术上面，只有将科学技术作为煤炭领域的第一生产力，才能使其在全球煤炭竞争日夜激烈的环境下立于不败之地。对于政府来说，必须充分发挥其宏观调控的作用，对敢于创新企业给予财政补贴，减少其纳税的税率以及实行相关的货币政策和税收政策对其进行补助，鼓励企业敢于创新，勇于创新，减少他们的后顾之忧，同时政府也要大力保护企业的知识产权，改变其以往全盘打击的方式 只有企业和政府通力合作，才能促进地区乃至国家经济稳固发展日。
3、加强企业人员的素质及技术培训
只有拥有优秀的人才才能保障企业长久兴盛，而新技术的应用和研发更加离不开具有专业的技术的人才。煤矿企业要采取措施，定期或不定期的开展素质培训，加大宣传力度，不断强化员工综合素质和能力，让员工明白科技可以发家致富，可以保障自身生命和财产安全，让他们自觉主动的学习新知识，掌握新技术，从而提高企业的生产效率。但是为了不影响矿地正常的生产经营，这些培训可以选择在实践中传授，提高员工的科学文化智能，摆脱繁琐、重复、耗费体力的开采方式。积极努力建设一支更高素质的矿工队伍，也是煤矿行业实现安全生产、减少矿难的根本保证，也更能保障企业未来长久兴旺。
虚拟现实是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，计算机可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形（CG）技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。
概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的；而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。
2.虚拟现实技术主要的应用领域
现在虚拟现实技术主要应用在军事与航天工业、室内设计、房产开发、工业仿真、应急推演、文物古迹、游戏、Web3D/产品/静物展示、道路桥梁、地理、教育、虚拟演播室、水文地质研究、维修等方面。
3.虚拟现实技术应用于煤矿工作中的国内外研究现状
3. 1 国外虚拟现实技术应用到煤矿工作中的研究现状
在国外，虚拟现实技术应用到煤矿及其生产系统的设计和规划、采掘工作面、矿井灾害的模拟、煤矿安全生产培训等方面。
美国宾夕法尼亚大学开发了虚拟现实矿工培训系统。该系统允许用户在虚拟工作面上检查工作面的故障隐患，如顶板支护是否合理，查看工作面设备是否正确放置，以及应该采取哪些措施。应用该系统可以培训矿工的安全意识。
德国DMT大学开发的矿井决策模拟系统STMBERG，是采矿专业学生的训练软件。该软件包括地质、开采设计、工作面状况等方面的简化条件，学生可以进行决策和管理。
3. 2 国内虚拟现实技术应用到煤矿工作中的研究现状
国内在虚拟现实研究方面则是刚刚起步，在煤矿中虚拟现实技术主要应用在重大事故调查事故分析中。如陕西某矿发生的特别重大瓦斯爆炸事故，开发了煤矿瓦斯爆炸及火灾事故虚拟现实系统，并成功应用于对该矿事故的调查分析，利用粒子系统和动态文理技术表现瓦斯爆炸、火灾，形象地显示了复杂的事故过程和发生原因。目前，中国矿业大学和DMT-TFH合作，已将STMBERC应用于真实矿井中。
4.虚拟现实技术在煤矿安全生产中的应用
虚拟现实技术在煤矿的应用，既属于危险环境下的操作，也属于CAD、教育和培训的范畴。虚拟现实技术为煤矿安全生产、优化设计和矿工技术培训等提供了一种更为有效的手段。
4. 1 矿井开采模拟
采掘工作面是煤矿安全生产的最前线，安全生产矛盾最为集中、安全条件最差、作业人员最多、设备集中、空间狭窄、工作行走受限，是顶板、瓦斯、煤尘、火灾等灾害的多发地点，也是系统最复杂的地方。采掘工作面的虚拟实现不仅包括静态的虚拟环境（如顶板、巷道、地板等），还要包括动态的可交互的虚拟实体（如采煤机、掘进机、液压支架等）。系统创造的这一三维环境与现实中的房柱式开采情况极为接近，无论是采矿作业过程，还是工艺设备的运行都如同是现场拍摄。更有意义的是操作人员可与这一系统进行交互作用，可以在任意时刻穿越任何空间进入系统模拟出的任何区域，通过计算机屏幕显示出所视空间的采矿作业情况，如设备当前位置和运行状况，设备运行的时间、产量、设备间的距离等动态信息。这种模拟超过之前以任何方法建立的模型所达到的效果。应用虚拟现实系统可以通过对不同型号设备、不同开采参数下的生产系统进行动态模拟，从而达到优化生产系统的目的。显然，这类系统还可用于矿井开采计算机辅助设计、生产监控、管理和技术培训等方面。
4. 2 煤矿人员技术培训
在矿业领域可以借助虚拟现实系统虚拟井下各种复杂的作业环境，供采矿工程专业的学生实习训练，这样既可以降低实习费用，又可缩短教学时间，让更多的人接受高等教育，同时还可对井下工人进行上岗前的操作及安全教育培训。如虚拟井下的各种工况及险情，使被训练者身临其境地去体验，并学会采取有效的应急措施去处理各种险情，以提高人员素质，消除事故隐患。
诺丁汉大学AIMS研究室应用虚拟现实技术开发的房柱式开采模拟系统VR-MINE、蓄电池机车模型、露天矿单斗卡车工艺生产系统等可分别用于相应环境下工作人员的培训。如用于露天矿卡车司机及相关人员的培训的露天矿卡车模拟器，该模拟器除采用一般的VR模拟系统硬件及软件进行人机交互外，还可通过方向盘、加速器和刹车板控制屏幕上卡车的运行，犹如驾驶真正的卡车一般。当受训者操作这些硬件时，面对的计算机屏幕或投影大屏幕上呈现出一个三维的真实直观的露天矿作业环境，包括声音、甚至烟雾，如同驾驶着一辆真实的卡车运行在露天矿的矿坑内，无论是驾驶的卡车本身，还是环境中运行的其它设备，均按照受训者的操作或依据系统间的动态关系运行。比如，受训者操作出错时，同样会造成撞车或从台阶滚落下去的事故。显然，这种培训手段使人与环境结合起来，通过人机交互使受训者产生身临其境的感觉并达到或超过以往其它任何培训形式所能产生的效果。
4. 3 煤矿设备的虚拟设计和制造
虚拟现实技术用于大型设施、设备的设计和制造已有许多成功的实例。把虚拟现实技术用于对煤矿新设备的设计方案进行可视化的性能评估，则更显示出虚拟现实技术的优势。由于井下场地狭窄，环境恶劣，因此对井下设备的设计、运行、维修都提出了很高的要求。煤矿设备的虚拟设计和制造，其意义不仅仅是节约资源和时间，而是完成在地面或在常规条件下无法进行的工作。例如采煤机虚拟设计中，设计人员不必等到样机制造出来，再去修改其中不理想、不合理的部分，因为虚拟现实系统可以容纳他们“进入”计算机中的三维空间图像，借助多种交互手段直接对采煤机的设计进行观察、讨论和修改，从而大大缩短设备的研制周期，节省研制费用。
4. 4 应用虚拟现实技术进行矿井事故调查和研究
应用计算机绘图和虚拟现实技术可以快速、有效地以一系列三维图像在计算机屏幕上再现各种事故发生的过程，事故调查者可以从各种角度去观测、分析事故发生的过程，找出事故原因，包括系统设计和现场人员的动作行为。同时通过交互式地改变这虚拟模型中环境的参数或状态，从而防止其它与此相关的潜在事故的出现。
矿井火灾和瓦斯爆炸是井下工作人员所面临的主要灾害。计算机技术的高速发展使得在灾变条件下复杂的通风网络快速解算成为可能，从而指导井下火灾发生时正确地控制风流，确保井下工作人员安全撤出，防止火灾和有害气体、烟尘等的蔓延。
AIMS的研究人员目前正致力于矿井火灾VR系统的开发。该系统通过模拟某个真实的矿井作业环境，并结合网络分析和CFD模拟的结果，可以逼真地展示出火灾或爆炸发生的动态过程。除了模拟火烟弥漫状况外，该系统还可通过人机交互作用显示出人为因素，如反风、灭火措施等对整个通风网络的影响。此类系统的开发，无疑可以广泛地用于矿井火灾的防治、救灾和人员培训等方面。
4. 5 虚拟现实技术应用在煤矿防治水工作中
利用虚拟现实技术的三维可视化功能可以真实的再现地下含水层和隔水层的分布、含水层的厚度空间的变化情况。以往工作中，通过剖面图展示含水层、隔水层的分布特点，在平面图中通过含水层厚度等表现含水层的空间分布状况，总的来说不直观也不全面。在虚拟现实系统中随着资料的进一步完善，能够直接的将含水系统真实的展现出来。水文地质研究中的重要部分是地下水流的运动规律，利用虚拟现实系统可以研究的不仅是含水层的展布，同时利用虚拟现实系统的实时变化功能也可以对地下水流的运动变化特征进行虚拟表达，充分展现地下水流的特点：其流向、流速和流量乃至储存量的变化等，为矿井防治水提供可靠的依据。
5.煤矿虚拟矿井系统的设计构成结构
基于虚拟现实技术在煤矿中的应用现状、虚拟环境中多智能体技术建模方法研究，系统的主要结构是：
（1）控制与反馈系统。系统可通过传感器进行控制并作用于虚拟环境和反馈来自虚拟世界的信息。
（2）主计算机系统。是进行计算、模拟的主要计算机设备。
（3）三维模型。通过建模软件形成的矿井中物体的三维模型。
（4）三维模型运动控制接口。三维模型运动控制接口程序控制矿井生产系统以及矿井中一切需要移动的物体。
