浅谈智慧矿山建设及煤矿的智能化开采

摘 要 基于煤矿智能化发展的现状及要求，本文系统阐述了煤矿智能化开采的基本概念，以及煤矿智能化与智慧矿山建设之间的关系，基于国家政策导向，探讨了煤礦智能化建设的发展目标，并在对煤矿智能化的理解基础上构建了相应的智能化体系。

关键词 煤矿智能化;智慧矿山;政策导向;体系

引言

煤炭资源作为我国经济建设的重要能源支撑，为国家的建设与发展做出了突出贡献。其中，煤矿如何保持安全高效生产，提高企业行业核心竞争力，是国家、社会和煤矿企业共同持续关注的热点话题。随着煤矿发展的日益进步与完善，我国煤矿企业纷纷加大了矿井自动化和信息化建设，基本实现了数字化矿山的建设。为了深入贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全的新战略，加快推进煤炭行业供给侧结构性改革，在人工智能、大数据、云计算等高新科技的支撑下，推进数字化矿山向智慧矿山发展，推动智能化技术与煤矿产业的融合发展，提升煤矿的智能化开采水平，成为煤矿发展的必然趋势。2020年2月，国家发改委、国家能源局等八个部委联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》的通知（发改能源[2020]283号）（简称《意见》），对我国煤矿智能化建设提出了指导建议，对我国煤矿智能化发展具有里程碑的意义[1]。

1煤矿智能化开采的基本概念

煤矿智能化是将人工智能、大数据、云计算、物联网等高新科技应用到自动化、信息化、机械化的煤矿企业，实现煤矿开拓设计、地测防治水、采掘、运输、煤炭洗选、安全生产监测管理、机械设备管理与监测等整个系统的智能化，实现对矿井安全生产的各个环节进行智能化感知、智能化分析和决策、智能化控制和执行，进而推进煤矿信息化向煤矿智能化的转变。煤矿智能化的核心在于利用人工智能替代人来完成煤矿生产活动，降低煤矿生产安全隐患，提高煤矿安全生产水平，保障煤炭资源的稳定供应。王国法认为，煤矿智能化是煤矿综合机械化发展的新阶段，是煤炭生产力和生产方式革命的新方向。相对于现有煤矿发展阶段，煤矿智能化开采模式所应用的生产机械设备和开采工艺更加智能化，受井下恶劣的生产环境、工作空间限制更小、适应程度更高，安全生产效率更加保障，井下作业人员数量更少，可以极大提高煤矿开采的可靠性、精确性、操作灵活性[2]。

2我国煤矿智能化建设目标

在受到全球疫情影响的大环境下，煤矿企业面临的人员、材料、运输、设备等问题凸显，这也促使政府和煤矿企业不得不深入思考煤矿转型发展的重要问题，如何转型、向什么方向转型成为热议话题，习总书记关于能源安全的新战略以及《意见》的提出，为煤矿转型发展指明了方向，同时也意识到智能化能源开采对保障能源安全的重要性。《意见》中对我国煤矿智能化建设提出了总体目标：①2021年建设多种类型、不同模式的智能化示范煤矿，初步形成智能化煤矿运行技术体系;②2025年，大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现自动化，形成煤矿智能化建设的技术规范和标准体系;③2035年，我国所有煤矿基本实现自动化开采，构建全国型的煤矿智能化管理体系和智能化集成系统。据统计，我国目前已经建成200余个不同层次的智能化采煤工作面，在煤矿智能化建设方面取得了初步成效，尤其是国家能源集团与中国煤科天玛公司等单位在神东榆家梁煤矿建成的我国首个无人巡视、自主割煤的智能无人化工作面，标志着我国煤矿综采智能化取得了重大进展。但智能化采煤工作面与煤矿智能化相比，仍存在巨大差距，而与加拿大、美国等煤矿智能化建设进程相比，我国煤矿智能化建设仍旧处于初级阶段[3]。

3煤矿智能化体系的构建

煤矿智能化是实现矿井从生产、安全监测、数据分析和决策、生产经营等所有环节的智能化运行，所以煤矿智能化体系的构建不仅包括智能化开采和掘进，还包括井下安全生产信息的智能化感知、生产系统的智能化管理、煤矿生产的智能化操作和大数据处理、高速度的物联网传输体系建设、生产经营的智能化控制和决策等多个方面，按照智能化建设的构想，可以将煤矿智能化体系分为设备感知层、基础设施层、数据服务层和应用层，见图1（在文末）。

（1）设备感知层，即对井下安全生产的智能化感知，是对井下生产的人、机械设备、生产环境、安全监测信息、生产管理等所有环节进行智能化监测，并提出相应的初步决策和预警，并基于已有的智能化应用情况和成果数据对井下安全生产进行智能化控制。

（2）基础设施层，是煤矿智能化体系形成的桥梁，是基于大数据、云计算、工业物联网等构建的一个体系管理中心，是建立智能化信息接收、管理、存储、传输的控制中心[4]。

（3）数据服务层，是煤矿智能化体系的核心，包含了煤矿生产管理所有信息数据，基于大数据平台构建了煤矿生产、安全、管理、市场动态等多个大数据控制中心，为煤矿智能化建设和生产提供地图服务、空间服务、生产管理服务、决策分析、应急管理等。并担负对所采集的数据进行管理、存储，数据建模分析，数据智能化学习，数据的可视化显示等功能。

（4）应用层。煤矿智能化的最终目标是建设智慧矿山，实现煤矿地质信息透明化，生产、运输、洗选等生产环节的智能化，调度管理的智能化，是煤矿智能化的执行层。

综上所述，煤矿智能化建设在数字矿山、综合机械化煤矿生产的基础上构建“全局智能化、分级智能化、多点智能化协同”的控制模式，以更为先进、智能的生产装备为基础，以大数据、云计算、高效传输物联网为技术支撑，依托前沿科技实现煤矿产业的智能化升级，建设“运营一大脑，矿山一张网，数据一片云，资源一视图”的智能应用系统[5]。

4结束语

煤矿智能化是建设安全、高效、绿色、智慧矿山的核心技术支撑，是能源企业供给侧改革和保持行业竞争力的必经改革之路。目前，我国仍旧处于煤矿智能化建设的初级阶段，煤矿智能化建设的道路还很长，但随着现代科技的不断进步，和国家政策支持和煤矿企业现代科技的不断驱动，煤矿智能化的进程会不断加快。在这种大环境驱使下，煤矿企业更应当积极推动煤矿智能化建设，不断开创煤矿智能化开采新模式，切实做好我国煤矿智能化建设工作。

参考文献

[1] 田成金.煤炭智能化开采模式和关键技术研究[J].工矿自动化，2016，42（11）：28-32.

[2] 王国法，范京道，徐亚军，等.煤炭智能化开采关键技术创新进展与展望[J].工矿自动化，2018，44（2）：5-12.

[3] 王国法，杜毅博.智慧煤矿与智能化开采技术的发展方向[J].煤炭科学技术，2019，47（1）：1-10.

[4] 王国法，庞义回，任怀伟.煤矿智能化开采模式与技术路径[J].采矿与岩层控制工程学报，2020，2（1）：1-15.

[5] 王国法，杜毅博.煤矿智能化标准体系框架与建设思路[J].煤炭科学技术，2020，48（1）：1-9.

作者简介

安江江（1988-），山西省太原市人;毕业院校：中国矿业大学（北京），专业：采矿工程，职称：助理工程师，现就职单位：山西小回沟煤业有限公司，研究方向：煤矿安全生产技术管理等方面。