淺談智慧礦山建設(shè)及煤礦的智能化開采

摘 要 基于煤礦智能化發(fā)展的現(xiàn)狀及要求，本文系統(tǒng)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(shè)之間的關(guān)系，基于國家政策導(dǎo)向，探討了煤礦智能化建設(shè)的發(fā)展目標(biāo)，并在對煤礦智能化的理解基礎(chǔ)上構(gòu)建了相應(yīng)的智能化體系。

關(guān)鍵詞 煤礦智能化;智慧礦山;政策導(dǎo)向;體系

引言

煤炭資源作為我國經(jīng)濟建設(shè)的重要能源支撐，為國家的建設(shè)與發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。其中，煤礦如何保持安全高效生產(chǎn)，提高企業(yè)行業(yè)核心競爭力，是國家、社會和煤礦企業(yè)共同持續(xù)關(guān)注的熱點話題。隨著煤礦發(fā)展的日益進步與完善，我國煤礦企業(yè)紛紛加大了礦井自動化和信息化建設(shè)，基本實現(xiàn)了數(shù)字化礦山的建設(shè)。為了深入貫徹落實“四個革命、一個合作”能源安全的新戰(zhàn)略，加快推進煤炭行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，在人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等高新科技的支撐下，推進數(shù)字化礦山向智慧礦山發(fā)展，推動智能化技術(shù)與煤礦產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，提升煤礦的智能化開采水平，成為煤礦發(fā)展的必然趨勢。2020年2月，國家發(fā)改委、國家能源局等八個部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》的通知（發(fā)改能源[2020]283號）（簡稱《意見》），對我國煤礦智能化建設(shè)提出了指導(dǎo)建議，對我國煤礦智能化發(fā)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(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等高新科技應(yīng)用到自動化、信息化、機械化的煤礦企業(yè)，實現(xiàn)煤礦開拓設(shè)計、地測防治水、采掘、運輸、煤炭洗選、安全生產(chǎn)監(jiān)測管理、機械設(shè)備管理與監(jiān)測等整個系統(tǒng)的智能化，實現(xiàn)對礦井安全生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進行智能化感知、智能化分析和決策、智能化控制和執(zhí)行，進而推進煤礦信息化向煤礦智能化的轉(zhuǎn)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(chǎn)活動，降低煤礦生產(chǎn)安全隱患，提高煤礦安全生產(chǎn)水平，保障煤炭資源的穩(wěn)定供應(yīng)。王國法認(rèn)為，煤礦智能化是煤礦綜合機械化發(fā)展的新階段，是煤炭生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式革命的新方向。相對于現(xiàn)有煤礦發(fā)展階段，煤礦智能化開采模式所應(yīng)用的生產(chǎn)機械設(shè)備和開采工藝更加智能化，受井下惡劣的生產(chǎn)環(huán)境、工作空間限制更小、適應(yīng)程度更高，安全生產(chǎn)效率更加保障，井下作業(yè)人員數(shù)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(shè)目標(biāo)

在受到全球疫情影響的大環(huán)境下，煤礦企業(yè)面臨的人員、材料、運輸、設(shè)備等問題凸顯，這也促使政府和煤礦企業(yè)不得不深入思考煤礦轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要問題，如何轉(zhuǎn)型、向什么方向轉(zhuǎn)型成為熱議話題，習(xí)總書記關(guān)于能源安全的新戰(zhàn)略以及《意見》的提出，為煤礦轉(zhuǎn)型發(fā)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?！兑庖姟分袑ξ覈旱V智能化建設(shè)提出了總體目標(biāo)：①2021年建設(shè)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(shù)體系;②2025年，大型煤礦和災(zāi)害嚴(yán)重煤礦基本實現(xiàn)自動化，形成煤礦智能化建設(shè)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系;③2035年，我國所有煤礦基本實現(xiàn)自動化開采，構(gòu)建全國型的煤礦智能化管理體系和智能化集成系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計，我國目前已經(jīng)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(shè)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(biāo)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(shè)進程相比，我國煤礦智能化建設(shè)仍舊處于初級階段[3]。

3煤礦智能化體系的構(gòu)建

煤礦智能化是實現(xiàn)礦井從生產(chǎn)、安全監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和決策、生產(chǎn)經(jīng)營等所有環(huán)節(jié)的智能化運行，所以煤礦智能化體系的構(gòu)建不僅包括智能化開采和掘進，還包括井下安全生產(chǎn)信息的智能化感知、生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化管理、煤礦生產(chǎn)的智能化操作和大數(shù)據(jù)處理、高速度的物聯(lián)網(wǎng)傳輸體系建設(shè)、生產(chǎn)經(jīng)營的智能化控制和決策等多個方面，按照智能化建設(shè)的構(gòu)想，可以將煤礦智能化體系分為設(shè)備感知層、基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)服務(wù)層和應(yīng)用層，見圖1（在文末）。

（1）設(shè)備感知層，即對井下安全生產(chǎn)的智能化感知，是對井下生產(chǎn)的人、機械設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)境、安全監(jiān)測信息、生產(chǎn)管理等所有環(huán)節(jié)進行智能化監(jiān)測，并提出相應(yīng)的初步?jīng)Q策和預(yù)警，并基于已有的智能化應(yīng)用情況和成果數(shù)據(jù)對井下安全生產(chǎn)進行智能化控制。

（2）基礎(chǔ)設(shè)施層，是煤礦智能化體系形成的橋梁，是基于大數(shù)據(jù)、云計算、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等構(gòu)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?shù)目刂浦行腫4]。

（3）數(shù)據(jù)服務(wù)層，是煤礦智能化體系的核心，包含了煤礦生產(chǎn)管理所有信息數(shù)據(jù)，基于大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)建了煤礦生產(chǎn)、安全、管理、市場動態(tài)等多個大數(shù)據(jù)控制中心，為煤礦智能化建設(shè)和生產(chǎn)提供地圖服務(wù)、空間服務(wù)、生產(chǎn)管理服務(wù)、決策分析、應(yīng)急管理等。并擔(dān)負(fù)對所采集的數(shù)據(jù)進行管理、存儲，數(shù)據(jù)建模分析，數(shù)據(jù)智能化學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)的可視化顯示等功能。

（4）應(yīng)用層。煤礦智能化的最終目標(biāo)是建設(shè)智慧礦山，實現(xiàn)煤礦地質(zhì)信息透明化，生產(chǎn)、運輸、洗選等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能化，調(diào)度管理的智能化，是煤礦智能化的執(zhí)行層。

綜上所述，煤礦智能化建設(shè)在數(shù)字礦山、綜合機械化煤礦生產(chǎn)的基礎(chǔ)上構(gòu)建“全局智能化、分級智能化、多點智能化協(xié)同”的控制模式，以更為先進、智能的生產(chǎn)裝備為基礎(chǔ)，以大數(shù)據(jù)、云計算、高效傳輸物聯(lián)網(wǎng)為技術(shù)支撐，依托前沿科技實現(xiàn)煤礦產(chǎn)業(yè)的智能化升級，建設(shè)“運營一大腦，礦山一張網(wǎng)，數(shù)據(jù)一片云，資源一視圖”的智能應(yīng)用系統(tǒng)[5]。

4結(jié)束語

煤礦智能化是建設(shè)安全、高效、綠色、智慧礦山的核心技術(shù)支撐，是能源企業(yè)供給側(cè)改革和保持行業(yè)競爭力的必經(jīng)改革之路。目前，我國仍舊處于煤礦智能化建設(shè)的初級階段，煤礦智能化建設(shè)的道路還很長，但隨著現(xiàn)代科技的不斷進步，和國家政策支持和煤礦企業(yè)現(xiàn)代科技的不斷驅(qū)動，煤礦智能化的進程會不斷加快。在這種大環(huán)境驅(qū)使下，煤礦企業(yè)更應(yīng)當(dāng)積極推動煤礦智能化建設(shè)，不斷開創(chuàng)煤礦智能化開采新模式，切實做好我國煤礦智能化建設(shè)工作。

參考文獻(xiàn)

[1] 田成金.煤炭智能化開采模式和關(guān)鍵技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)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(shù)的發(fā)展方向[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，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(shù)路徑[J].采礦與巖層控制工程學(xué)報，2020，2（1）：1-15.

[5] 王國法，杜毅博.煤礦智能化標(biāo)準(zhǔn)體系框架與建設(shè)思路[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2020，48（1）：1-9.

作者簡介

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