麻地梁煤礦智能化開采研究

許日杰， 楊科， 吳勁松， 闞磊

(1.安徽理工大學(xué) 深部煤礦采動(dòng)響應(yīng)與災(zāi)害防控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 淮南 232001；2.安徽理工大學(xué) 煤炭安全精準(zhǔn)開采國家地方聯(lián)合工程研究中心，安徽 淮南 232001；3.安徽理工大學(xué) 煤礦安全高效開采省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 淮南 232001；4.內(nèi)蒙古智能煤炭有限責(zé)任公司 麻地梁煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010499)

0 引言

煤炭是我國的主要能源，在2020年一次能源消費(fèi)中占比約為56.7%，且中國工程院預(yù)測到2050年仍將占我國一次能源消費(fèi)的50%左右[1-2]。近年來煤炭淺部資源逐漸枯竭，開采深度不斷加大，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，因此，實(shí)現(xiàn)煤炭安全智能精準(zhǔn)開采，是當(dāng)下亟需解決的問題。

我國煤炭開采經(jīng)歷了人力或簡單機(jī)械、初步機(jī)械化、綜合機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化5個(gè)階段[3]。目前處于智能化開采初級階段，主要有單機(jī)自主作業(yè)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新上傳和人員遠(yuǎn)程干預(yù)3個(gè)特點(diǎn)。伴隨5G通信、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的重大突破，煤礦開采模式由自動(dòng)化向智能化升級轉(zhuǎn)型得到了技術(shù)支撐。智能化開采是在自動(dòng)化開采中增加智能感知、智能決策和智能控制三要素[4]，實(shí)現(xiàn)設(shè)備實(shí)時(shí)感知與分析工作環(huán)境，以及自主決策和控制，以達(dá)到工作環(huán)境變化情況下設(shè)備自適應(yīng)調(diào)整的目的。

目前，國內(nèi)外專家學(xué)者已對煤炭智能化開采進(jìn)行了廣泛探索和研究，并取得了豐富成果。毛善君等[5]采用國產(chǎn)高精度光纖慣性陀螺儀導(dǎo)航(簡稱慣導(dǎo))系統(tǒng)和測量機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了工作面精準(zhǔn)定位，并采用GIS+BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)等技術(shù)構(gòu)建了透明綜采工作面，為采煤機(jī)自適應(yīng)截割提供了地質(zhì)保障。張建國等[6]探索了深部復(fù)雜條件下智能開采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制操作采煤，為深部煤層智能化建設(shè)提供了借鑒。葛世榮等[7]針對智能工作面開采難題之一的采煤機(jī)記憶截割問題，通過精細(xì)化導(dǎo)航地圖，結(jié)合截割狀態(tài)的聲波、搖臂振動(dòng)、截齒溫度等多重監(jiān)測參數(shù)，基本實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)自適應(yīng)記憶截割功能。馬宏偉等[8]針對井下智能掘進(jìn)難題，提出了智能定形截割與自適應(yīng)截割控制技術(shù)，并通過平行控制系統(tǒng)解決了掘、支、鉆、錨、運(yùn)等多系統(tǒng)協(xié)同控制問題。王家臣等[9]闡述了美國煤炭開采發(fā)展歷程，總結(jié)了美國現(xiàn)階段自動(dòng)化開采技術(shù)，可為當(dāng)前我國煤礦智能化建設(shè)提供借鑒。毛馨凱等[10]針對煤礦井下4G網(wǎng)絡(luò)高時(shí)延、低帶寬的缺點(diǎn)，提出5G應(yīng)用方案、場景和意義，解決了井下高清畫面數(shù)據(jù)傳輸問題，使遠(yuǎn)程控制具有可行性。王國法等[11]總結(jié)了現(xiàn)階段我國煤炭智能化開采存在的十大問題，并提出了相應(yīng)對策和任務(wù)，為后續(xù)智能化建設(shè)研究提供了方向。

上述成果對煤礦智能化建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義，但并未結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐具體闡述智能化開采關(guān)鍵技術(shù)在煤礦的應(yīng)用情況和取得的成果。本文以內(nèi)蒙古智能煤炭有限責(zé)任公司麻地梁煤礦為工程背景，基于“管設(shè)備就是管生產(chǎn)，管數(shù)據(jù)就是管設(shè)備”的生產(chǎn)理念，對麻地梁煤礦智能化開采建設(shè)成果——十大智慧系統(tǒng)進(jìn)行研究，為后續(xù)煤礦智能化建設(shè)提供借鑒。

1 智能化開采工程背景

麻地梁煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾旗境內(nèi)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為500萬t/a。礦井現(xiàn)主采5號煤層，煤層可采厚度為0.80～16.07 m，瓦斯含量低，水文地質(zhì)條件中等，采用綜采放頂煤走向長壁后退式開采，507綜放工作面為本煤層智能化開采工作面，液壓支架型號為ZF23600/29/45D，采煤機(jī)型號為MG900/2400-QWD，刮板輸送機(jī)型號為SGZ1000/2×1200。

為解決傳統(tǒng)煤礦企業(yè)招人難及井下工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、幸福感低、工作環(huán)境惡劣等問題，麻地梁煤礦決定開展煤礦智能化建設(shè)。通過調(diào)研國內(nèi)外智能化開采關(guān)鍵技術(shù)，并與設(shè)備生產(chǎn)廠家共同攻關(guān)智能化建設(shè)難題，對智能化礦井建設(shè)進(jìn)行初步探索與實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了以設(shè)備自主感知、分析、決策、控制為主，人員遠(yuǎn)程干預(yù)為輔的開采模式，如圖1所示。

圖1 麻地梁煤礦智能化開采模式

2 煤炭開采十大智慧系統(tǒng)

麻地梁煤礦針對傳統(tǒng)的現(xiàn)場管理、生產(chǎn)通信、交通運(yùn)輸、配件存儲、人員辦公、生產(chǎn)銷售、開采掘進(jìn)、設(shè)備檢修等模式，提出了煤炭開采十大智慧系統(tǒng)(圖2)，初步實(shí)現(xiàn)了煤炭安全高效智能開采。

圖2 麻地梁煤礦十大智慧系統(tǒng)

2.1 智能調(diào)度遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)

針對傳統(tǒng)的煤礦井下視頻實(shí)時(shí)傳輸和通信難題，麻地梁煤礦利用5G、大數(shù)據(jù)、工業(yè)環(huán)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，建設(shè)礦井智能調(diào)度遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)(圖3)，并在煤礦井下各生產(chǎn)作業(yè)地點(diǎn)布置高清攝像頭，以工作面、帶式輸送機(jī)等常見作業(yè)場景為基礎(chǔ)，建立多個(gè)業(yè)務(wù)監(jiān)控子系統(tǒng)，采用終端設(shè)備對作業(yè)場景進(jìn)行24 h視頻采集，通過統(tǒng)一通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的多層次通信網(wǎng)絡(luò)將采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至地面，利用人工智能服務(wù)技術(shù)，對各個(gè)場景中的作業(yè)行為進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)井下設(shè)備無死角、全視頻通信調(diào)度及全視頻監(jiān)控等功能，將監(jiān)控與預(yù)警覆蓋礦井所有環(huán)節(jié)，以較低成本和較少人員完成高質(zhì)量管理，做到礦井作業(yè)指揮有序且不產(chǎn)生部門間的沖突，保障煤礦安全生產(chǎn)。

圖3 智能調(diào)度遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)

2.2 設(shè)備智能預(yù)警與遠(yuǎn)程會診系統(tǒng)

我國目前建有多處智能化開采礦井，但“兩班生產(chǎn)、一班檢修”的傳統(tǒng)工作制度并沒有改變，機(jī)電設(shè)備檢修依舊依賴人工?；谠O(shè)備全生命周期管理、設(shè)備智能巡檢和設(shè)備遠(yuǎn)程會診3個(gè)子系統(tǒng)，麻地梁煤礦實(shí)現(xiàn)了設(shè)備定期維護(hù)和零部件到期更換，取消檢修班，變生產(chǎn)管理為數(shù)據(jù)管理，解放了大量生產(chǎn)勞動(dòng)力。

(1)設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)。設(shè)備安裝有故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，對設(shè)備運(yùn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備健康狀況實(shí)時(shí)診斷和預(yù)警。當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)報(bào)警并通知相關(guān)人員，對設(shè)備進(jìn)行有針對性的維護(hù)和檢修。

(2)設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)。在井下各關(guān)鍵地點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)的智能巡檢機(jī)器人，采集巷道及工作面內(nèi)高清與紅外圖像，并將信息實(shí)時(shí)傳輸至地面，技術(shù)人員可在地面判斷設(shè)備運(yùn)行及周邊環(huán)境狀況。

(3)設(shè)備遠(yuǎn)程會診系統(tǒng)。建立煤礦與設(shè)備生產(chǎn)廠家合作平臺，成立專家小組。當(dāng)出現(xiàn)無法處理的故障時(shí)，通過平臺與廠家技術(shù)人員進(jìn)行遠(yuǎn)程會診(圖4)，共享設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場狀況及運(yùn)行參數(shù)等信息，對設(shè)備故障進(jìn)行及時(shí)有效的處理。

圖4 設(shè)備遠(yuǎn)程會診

2.3 智能采煤系統(tǒng)

傳統(tǒng)煤礦采煤工作面機(jī)械噪聲大、粉塵濃度高、事故發(fā)生頻繁，人員健康受到嚴(yán)重威脅。麻地梁煤礦通過5G、記憶截割、遠(yuǎn)程干預(yù)等技術(shù)，將人員從工作面解放出來，實(shí)現(xiàn)了以工作面采煤作業(yè)設(shè)備自主控制為主、人工遠(yuǎn)程干預(yù)為輔的生產(chǎn)模式，每班減少15人，工作面實(shí)際需用5～6人，達(dá)到了減人增效的目的。

(1)5G技術(shù)。智能化開采需采集大量傳感數(shù)據(jù)與視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。為滿足數(shù)據(jù)傳輸要求，麻地梁煤礦通過拉遠(yuǎn)部署基站，采取外置天線朝2個(gè)方向覆蓋方式對基站進(jìn)行安裝，數(shù)據(jù)傳輸以采煤機(jī)→CPE(Customer Premise Equipmen，客戶前置設(shè)備)→5G網(wǎng)絡(luò)→MEC(Mobile Edge Computing，移動(dòng)邊緣計(jì)算)服務(wù)器→CPE→采煤機(jī)控制器的方式，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)5G通信組網(wǎng)應(yīng)用，并通過5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，靈活應(yīng)對工作面不同網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景。

(2)記憶截割技術(shù)。通過慣導(dǎo)、采煤機(jī)搖臂及牽引部傳感器實(shí)時(shí)采集采煤機(jī)姿態(tài)、位置、開采高度、行走速度、機(jī)身傾角等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，技術(shù)人員通過遙控完成1個(gè)示范割煤循環(huán)后，采煤機(jī)進(jìn)入記憶截割模式，根據(jù)示范刀所存儲的割煤數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)記憶截割功能。

(3)遠(yuǎn)程干預(yù)技術(shù)。采煤機(jī)配備CS-Rlink采煤機(jī)用 5G 冗余網(wǎng)絡(luò)控制裝置，借助井下高清云臺攝像頭，并基于5G高帶寬、低時(shí)延的優(yōu)點(diǎn)，通過工作面監(jiān)控界面實(shí)時(shí)反饋工作面生產(chǎn)情況，通過采煤機(jī)監(jiān)控界面實(shí)時(shí)分析處理采煤機(jī)軌跡、采煤機(jī)速度、左右截割高度、截齒溫度、截割電動(dòng)機(jī)電流等工況數(shù)據(jù)。當(dāng)開采環(huán)境發(fā)生變化且設(shè)備無法自主決策控制時(shí)，工作人員在地面集控中心通過采煤機(jī)操作臺進(jìn)行遠(yuǎn)程干預(yù)，對截割路線及采煤工藝進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制功能，保證工作面安全高效生產(chǎn)。采煤機(jī)遠(yuǎn)程干預(yù)如圖5所示。

(a)遠(yuǎn)程干預(yù)架構(gòu)

2.4 智能掘進(jìn)系統(tǒng)

現(xiàn)階段煤礦掘進(jìn)工作面智能化建設(shè)程度遠(yuǎn)低于采煤工作面，采掘易發(fā)生失衡[12]。麻地梁煤礦智能掘進(jìn)系統(tǒng)(圖6)采用多向傳感器實(shí)時(shí)精準(zhǔn)測量掘進(jìn)機(jī)機(jī)身的三維坐標(biāo)位置、航偏角、俯仰角、橫滾角等位姿信息，通過全站儀指明設(shè)備導(dǎo)航路線，利用慣導(dǎo)裝置實(shí)現(xiàn)自主糾偏，巷道按路徑精準(zhǔn)成形，并通過5G技術(shù)使人員在地面遠(yuǎn)程精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位、記憶截割、故障自診斷、近地遙控及超遠(yuǎn)可視操控等功能，在不降低掘進(jìn)月單進(jìn)水平的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)作業(yè)無人化、錨護(hù)作業(yè)少人化。

(a)掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制界面

2.5 智能膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)

在傳統(tǒng)煤炭運(yùn)輸過程中，受開采煤量不均勻因素影響，帶式輸送機(jī)常發(fā)生空轉(zhuǎn)、過載、跑偏現(xiàn)象，造成設(shè)備損壞或電能浪費(fèi)，不利于煤炭綠色智能運(yùn)輸。麻地梁煤礦在主運(yùn)輸巷布置帶式輸送機(jī)智能巡檢機(jī)器人(圖7)，其前端裝有礦用本安型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和探照燈，下部裝有可伸縮相機(jī)提升架和紅外熱成像相機(jī)。地面監(jiān)測中心接收機(jī)器人采集的實(shí)時(shí)圖像，建立基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)庫，并對實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行數(shù)字化計(jì)算、處理、分析和比較學(xué)習(xí)，生成預(yù)判結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測。當(dāng)發(fā)生膠帶跑偏、堆煤、有異物、咬邊撕邊等異常情況時(shí)，機(jī)器人及時(shí)發(fā)出警報(bào)。機(jī)器人配備無線充電裝置，保障了設(shè)備續(xù)航能力。智能巡檢機(jī)器人的應(yīng)用代替了傳統(tǒng)人工巡檢，減少了因人員視覺疲勞、注意力不集中、態(tài)度消極等因素造成的問題。

圖7 帶式輸送機(jī)智能巡檢機(jī)器人

2.6 無人值守一體化煤質(zhì)運(yùn)銷管控系統(tǒng)

無人值守一體化煤質(zhì)運(yùn)銷管控系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)門管理、遠(yuǎn)程計(jì)量、遠(yuǎn)程裝車、出門管理、運(yùn)銷信息管理5個(gè)子系統(tǒng)，分別解決傳統(tǒng)運(yùn)銷中車輛入礦、稱重、裝車、出礦、數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)問題，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸車輛入礦、裝車、打票等全過程無人值守，信息發(fā)布、合同訂立、派單、搶單等全部線上進(jìn)行，生產(chǎn)計(jì)劃根據(jù)運(yùn)輸計(jì)劃實(shí)時(shí)調(diào)整，取消了井底煤倉，簡化了生產(chǎn)系統(tǒng)，運(yùn)輸全過程“不見煤”，減少了安全隱患，實(shí)踐了“以銷定產(chǎn)、產(chǎn)銷聯(lián)動(dòng)”管理模式，杜絕了虧卡銷售情況。

2.7 智能交通安全管控系統(tǒng)

針對輔助運(yùn)輸安全問題，礦井設(shè)置門禁系統(tǒng)、紅綠燈及聲光報(bào)警系統(tǒng)、定位監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控井下車輛與人員，由傳統(tǒng)人工管控升級為系統(tǒng)管控，保障輔助運(yùn)輸本質(zhì)安全。

(1)門禁系統(tǒng)。無軌膠輪車入井時(shí)自動(dòng)對其進(jìn)行“四超”(超長、超寬、超高、超重)檢測，不合格無法入井。

(2)紅綠燈及聲光報(bào)警系統(tǒng)。合理安裝紅綠燈及聲光報(bào)警系統(tǒng)是保證運(yùn)輸安全的關(guān)鍵因素，在井下各聯(lián)巷口及重要地點(diǎn)安裝紅綠燈及聲光報(bào)警系統(tǒng)，根據(jù)車輛定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)及“先入為主”原則，實(shí)時(shí)控制紅綠燈顯示模式，避免彎道處車輛會車、堵車甚至碰撞。

(3)定位監(jiān)控系統(tǒng)。對入井車輛及人員配備定位卡，結(jié)合井下布置的檢測基站和控制系統(tǒng)，共同構(gòu)成人車定位監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)顯示人員、車輛的位置及速度，通過系統(tǒng)計(jì)算和分析，自動(dòng)記錄違章運(yùn)行的車輛及人員。

2.8 互聯(lián)網(wǎng)+遠(yuǎn)程辦公系統(tǒng)

傳統(tǒng)辦公模式文件審批、簽字流程復(fù)雜，效率低，鑒此，礦井提出互聯(lián)網(wǎng)+遠(yuǎn)程辦公系統(tǒng)，實(shí)行無紙化遠(yuǎn)程辦公，打造居家辦公模式，系統(tǒng)涵蓋煤炭生產(chǎn)、銷售、后勤等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了礦山管理的線上化與智能化。2020年疫情期間，僅110名在崗人員就完成了日產(chǎn)原煤1.8萬t的生產(chǎn)計(jì)劃。

2.9 物聯(lián)網(wǎng)+智能倉儲快遞服務(wù)系統(tǒng)

傳統(tǒng)煤礦物料儲存占地空間大，倉儲和物流均由人工管理，耗時(shí)長且效率低。通過礦井精確定位、AGV(Automated Guided Vehicle，自動(dòng)導(dǎo)向車)智能機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，將物品在入庫、出庫、運(yùn)輸過程中的信息錄入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，使平面?zhèn)}庫立體化，提升倉容，增加貨位，并取代傳統(tǒng)的人力操作，實(shí)現(xiàn)倉儲作業(yè)智能化。麻地梁煤礦僅需1名庫管員及3名下料人員(含司機(jī))，即可完成整個(gè)礦井物料購買、存儲及配送需求，降低了企業(yè)對人力成本的投入。

2.10 智能通風(fēng)系統(tǒng)

傳統(tǒng)煤礦井下通風(fēng)通過人工調(diào)節(jié)，若操作不當(dāng)，有可能在極短時(shí)間內(nèi)造成作業(yè)地點(diǎn)新鮮風(fēng)量不足及有害氣體積聚等危害。麻地梁煤礦智能通風(fēng)系統(tǒng)基于現(xiàn)有的通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)，構(gòu)建數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)谋O(jiān)測模塊，保證井下各風(fēng)流數(shù)據(jù)時(shí)刻在系統(tǒng)監(jiān)測之內(nèi)；決策模塊通過專屬網(wǎng)絡(luò)通道接收風(fēng)流數(shù)據(jù)，利用模塊內(nèi)置算法對比風(fēng)流、風(fēng)壓等關(guān)鍵指標(biāo)是否在礦井風(fēng)流安全指標(biāo)合理的波動(dòng)值之間，根據(jù)計(jì)算結(jié)果提出風(fēng)流調(diào)節(jié)方案；控制模塊通過接收風(fēng)流調(diào)節(jié)方案遠(yuǎn)程控制氣動(dòng)風(fēng)門、氣動(dòng)風(fēng)窗、局部通風(fēng)機(jī)等通風(fēng)設(shè)施，改變風(fēng)流方向和大小，使礦井通風(fēng)滿足生產(chǎn)需求、通風(fēng)系統(tǒng)保持動(dòng)態(tài)最佳及有害氣體濃度降到安全水平，實(shí)現(xiàn)煤礦通風(fēng)節(jié)能化與智能化。

3 智能化開采現(xiàn)存問題與展望

麻地梁煤礦十大智慧系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了煤炭安全高效生產(chǎn)，大幅減少了高危作業(yè)崗位，取消了傳統(tǒng)檢修班與井底煤倉，簡化了生產(chǎn)作業(yè)流程，提高了生產(chǎn)與運(yùn)輸效率，降低了噸煤能耗，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，對于煤層賦存條件類似礦井具有較高的借鑒與指導(dǎo)價(jià)值。但現(xiàn)階段煤礦智能化開采仍存在許多關(guān)鍵性問題需要解決。

(1)思想理念亟需轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)階段我國智能煤礦工人及領(lǐng)導(dǎo)以前大多從事傳統(tǒng)煤礦工作，思想理念保守，不愿創(chuàng)新，不信任智能化設(shè)備，認(rèn)為工作面等場所人越多越不會出錯(cuò)，這與我國推進(jìn)智能化開采初衷背道而馳，工人及領(lǐng)導(dǎo)的思想亟需轉(zhuǎn)變。

(2)智能化開采前期投入大，投入產(chǎn)出比不平衡。智能化開采短期收益不明顯，部分煤礦對智能化開采持觀望態(tài)度，甚至覺得這是“面子工程”，導(dǎo)致智能化建設(shè)意愿不強(qiáng)烈。為推廣智能化開采模式，迫切需要客觀、專業(yè)、真實(shí)反映煤礦智能化投入與效益的評價(jià)方法。

(3)開采模式適應(yīng)性差。現(xiàn)階段我國有多處智能化開采礦井，但其開采模式僅在與其相似的地質(zhì)條件下適用，在煤層賦存簡單的礦井效果較好，但在煤層傾角大、起伏變化大、高瓦斯、高地應(yīng)力、圍巖條件差等條件下的礦井無法實(shí)現(xiàn)智能化開采。

(4)人才培養(yǎng)體系不健全。我國智能化開采起步較晚，目前僅有部分高校開設(shè)相關(guān)專業(yè)，且尚未形成清晰明確的培養(yǎng)體系。智能化開采需將設(shè)備與人工智能、大數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)深度融合[13]，高校如何培養(yǎng)復(fù)合型人才問題亟需解決。

(5)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新不夠。關(guān)鍵零部件現(xiàn)仍需進(jìn)口，需加大研發(fā)力度。井下工作面作業(yè)環(huán)境惡劣，高清攝像儀易受到水霧、粉塵等因素影響[14]，導(dǎo)致地面集控中心人員無法實(shí)時(shí)有效地掌握工作面開采狀態(tài)，需對視覺算法及圖像處理進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

針對上述問題，在煤礦智能化開采建設(shè)中需進(jìn)一步增強(qiáng)智能子系統(tǒng)間的相互協(xié)同性，使智能化開采模式不受限于煤層賦存條件；推進(jìn)智能機(jī)器人研究，代替井下工人作業(yè)；提高設(shè)備自主感知、分析、決策能力，滿足自主作業(yè)要求；構(gòu)建智能煤礦頂層架構(gòu)與大數(shù)據(jù)應(yīng)用中心，實(shí)現(xiàn)煤炭智能開采、智能運(yùn)輸與智能銷售，提高礦井生產(chǎn)效率，保障工人生命安全，達(dá)成井下無人(少人)開采目標(biāo)。

4 結(jié)論

(1)麻地梁煤礦基于“管設(shè)備就是管生產(chǎn)，管數(shù)據(jù)就是管設(shè)備”的生產(chǎn)理念，提倡井下無人或少人生產(chǎn)，變傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)管理為數(shù)據(jù)管理，打破傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，提出十大智慧系統(tǒng)，為其他礦井智能化建設(shè)提供指導(dǎo)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

(2)麻地梁煤礦通過5G、記憶截割、遠(yuǎn)程干預(yù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了以工作面設(shè)備自主決策控制為主、人員遠(yuǎn)程干預(yù)為輔的生產(chǎn)模式；基于智能運(yùn)輸、無人值守煤質(zhì)運(yùn)銷管控等系統(tǒng)，取消了井底煤倉，煤炭銷售“不見煤”，實(shí)現(xiàn)了煤炭零虧卡銷售和煤炭運(yùn)輸?shù)暮唵位?、?jié)能化及智能化；針對傳統(tǒng)煤礦隱疾——檢修班，以全生命周期管理、智能巡檢和遠(yuǎn)程會診3個(gè)子系統(tǒng)打破常規(guī)煤礦三班作業(yè)制度，變生產(chǎn)管理為數(shù)據(jù)管理，取消了檢修班，極大改善了煤礦工人的工作環(huán)境。