淺談智慧礦山建設及煤礦的智能化開采

摘 要 基于煤礦智能化發展的現狀及要求，本文系統闡述了煤礦智能化開采的基本概念，以及煤礦智能化與智慧礦山建設之間的關系，基于國家政策導向，探討了煤礦智能化建設的發展目標，并在對煤礦智能化的理解基礎上構建了相應的智能化體系。

關鍵詞 煤礦智能化;智慧礦山;政策導向;體系

引言

煤炭資源作為我國經濟建設的重要能源支撐，為國家的建設與發展做出了突出貢獻。其中，煤礦如何保持安全高效生產，提高企業行業核心競爭力，是國家、社會和煤礦企業共同持續關注的熱點話題。隨著煤礦發展的日益進步與完善，我國煤礦企業紛紛加大了礦井自動化和信息化建設，基本實現了數字化礦山的建設。為了深入貫徹落實“四個革命、一個合作”能源安全的新戰略，加快推進煤炭行業供給側結構性改革，在人工智能、大數據、云計算等高新科技的支撐下，推進數字化礦山向智慧礦山發展，推動智能化技術與煤礦產業的融合發展，提升煤礦的智能化開采水平，成為煤礦發展的必然趨勢。2020年2月，國家發改委、國家能源局等八個部委聯合印發了《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》的通知（發改能源[2020]283號）（簡稱《意見》），對我國煤礦智能化建設提出了指導建議，對我國煤礦智能化發展具有里程碑的意義[1]。

1煤礦智能化開采的基本概念

煤礦智能化是將人工智能、大數據、云計算、物聯網等高新科技應用到自動化、信息化、機械化的煤礦企業，實現煤礦開拓設計、地測防治水、采掘、運輸、煤炭洗選、安全生產監測管理、機械設備管理與監測等整個系統的智能化，實現對礦井安全生產的各個環節進行智能化感知、智能化分析和決策、智能化控制和執行，進而推進煤礦信息化向煤礦智能化的轉變。煤礦智能化的核心在于利用人工智能替代人來完成煤礦生產活動，降低煤礦生產安全隱患，提高煤礦安全生產水平，保障煤炭資源的穩定供應。王國法認為，煤礦智能化是煤礦綜合機械化發展的新階段，是煤炭生產力和生產方式革命的新方向。相對于現有煤礦發展階段，煤礦智能化開采模式所應用的生產機械設備和開采工藝更加智能化，受井下惡劣的生產環境、工作空間限制更小、適應程度更高，安全生產效率更加保障，井下作業人員數量更少，可以極大提高煤礦開采的可靠性、精確性、操作靈活性[2]。

2我國煤礦智能化建設目標

在受到全球疫情影響的大環境下，煤礦企業面臨的人員、材料、運輸、設備等問題凸顯，這也促使政府和煤礦企業不得不深入思考煤礦轉型發展的重要問題，如何轉型、向什么方向轉型成為熱議話題，習總書記關于能源安全的新戰略以及《意見》的提出，為煤礦轉型發展指明了方向，同時也意識到智能化能源開采對保障能源安全的重要性。《意見》中對我國煤礦智能化建設提出了總體目標：①2021年建設多種類型、不同模式的智能化示范煤礦，初步形成智能化煤礦運行技術體系;②2025年，大型煤礦和災害嚴重煤礦基本實現自動化，形成煤礦智能化建設的技術規范和標準體系;③2035年，我國所有煤礦基本實現自動化開采，構建全國型的煤礦智能化管理體系和智能化集成系統。據統計，我國目前已經建成200余個不同層次的智能化采煤工作面，在煤礦智能化建設方面取得了初步成效，尤其是國家能源集團與中國煤科天瑪公司等單位在神東榆家梁煤礦建成的我國首個無人巡視、自主割煤的智能無人化工作面，標志著我國煤礦綜采智能化取得了重大進展。但智能化采煤工作面與煤礦智能化相比，仍存在巨大差距，而與加拿大、美國等煤礦智能化建設進程相比，我國煤礦智能化建設仍舊處于初級階段[3]。

3煤礦智能化體系的構建

煤礦智能化是實現礦井從生產、安全監測、數據分析和決策、生產經營等所有環節的智能化運行，所以煤礦智能化體系的構建不僅包括智能化開采和掘進，還包括井下安全生產信息的智能化感知、生產系統的智能化管理、煤礦生產的智能化操作和大數據處理、高速度的物聯網傳輸體系建設、生產經營的智能化控制和決策等多個方面，按照智能化建設的構想，可以將煤礦智能化體系分為設備感知層、基礎設施層、數據服務層和應用層，見圖1（在文末）。

（1）設備感知層，即對井下安全生產的智能化感知，是對井下生產的人、機械設備、生產環境、安全監測信息、生產管理等所有環節進行智能化監測，并提出相應的初步決策和預警，并基于已有的智能化應用情況和成果數據對井下安全生產進行智能化控制。

（2）基礎設施層，是煤礦智能化體系形成的橋梁，是基于大數據、云計算、工業物聯網等構建的一個體系管理中心，是建立智能化信息接收、管理、存儲、傳輸的控制中心[4]。

（3）數據服務層，是煤礦智能化體系的核心，包含了煤礦生產管理所有信息數據，基于大數據平臺構建了煤礦生產、安全、管理、市場動態等多個大數據控制中心，為煤礦智能化建設和生產提供地圖服務、空間服務、生產管理服務、決策分析、應急管理等。并擔負對所采集的數據進行管理、存儲，數據建模分析，數據智能化學習，數據的可視化顯示等功能。

（4）應用層。煤礦智能化的最終目標是建設智慧礦山，實現煤礦地質信息透明化，生產、運輸、洗選等生產環節的智能化，調度管理的智能化，是煤礦智能化的執行層。

綜上所述，煤礦智能化建設在數字礦山、綜合機械化煤礦生產的基礎上構建“全局智能化、分級智能化、多點智能化協同”的控制模式，以更為先進、智能的生產裝備為基礎，以大數據、云計算、高效傳輸物聯網為技術支撐，依托前沿科技實現煤礦產業的智能化升級，建設“運營一大腦，礦山一張網，數據一片云，資源一視圖”的智能應用系統[5]。

4結束語

煤礦智能化是建設安全、高效、綠色、智慧礦山的核心技術支撐，是能源企業供給側改革和保持行業競爭力的必經改革之路。目前，我國仍舊處于煤礦智能化建設的初級階段，煤礦智能化建設的道路還很長，但隨著現代科技的不斷進步，和國家政策支持和煤礦企業現代科技的不斷驅動，煤礦智能化的進程會不斷加快。在這種大環境驅使下，煤礦企業更應當積極推動煤礦智能化建設，不斷開創煤礦智能化開采新模式，切實做好我國煤礦智能化建設工作。

參考文獻

[1] 田成金.煤炭智能化開采模式和關鍵技術研究[J].工礦自動化，2016，42（11）：28-32.

[2] 王國法，范京道，徐亞軍，等.煤炭智能化開采關鍵技術創新進展與展望[J].工礦自動化，2018，44（2）：5-12.

[3] 王國法，杜毅博.智慧煤礦與智能化開采技術的發展方向[J].煤炭科學技術，2019，47（1）：1-10.

[4] 王國法，龐義回，任懷偉.煤礦智能化開采模式與技術路徑[J].采礦與巖層控制工程學報，2020，2（1）：1-15.

[5] 王國法，杜毅博.煤礦智能化標準體系框架與建設思路[J].煤炭科學技術，2020，48（1）：1-9.

作者簡介

安江江（1988-），山西省太原市人;畢業院校：中國礦業大學（北京），專業：采礦工程，職稱：助理工程師，現就職單位：山西小回溝煤業有限公司，研究方向：煤礦安全生產技術管理等方面。