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從單點(diǎn)突破到系統(tǒng)協(xié)同!煤礦智能化建設(shè)成果、挑戰(zhàn)與破局之道

我國(guó)煤礦智能化建設(shè)在政策支持、技術(shù)突破與示范引領(lǐng)下已取得階段性成效,但仍面臨思想觀念不統(tǒng)一、技術(shù)裝備適應(yīng)性不足等挑戰(zhàn)。梳理當(dāng)前發(fā)展成果與瓶頸,并提出未來高質(zhì)量發(fā)展路徑。在政策與頂層設(shè)計(jì)方面,地方政府因地制宜制定配套政策,全國(guó)建成國(guó)家級(jí)示范煤礦66 處、省級(jí)示范煤礦200 余處,形成“分類建設(shè)、分級(jí)達(dá)標(biāo)”的推進(jìn)模式。在技術(shù)應(yīng)用層面,透明地質(zhì)、智能快掘、無人工作面等技術(shù)迭代升級(jí)。在安全與管理革新中,一體化管控平臺(tái)、災(zāi)害防控系統(tǒng)推動(dòng)安全管理向主動(dòng)防御轉(zhuǎn)型,設(shè)備全生命周期管理平臺(tái)通過數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管控。然而,煤礦智能化建設(shè)仍面臨思想觀念不統(tǒng)一、關(guān)鍵技術(shù)裝備不足等問題。未來建議需強(qiáng)化政策協(xié)同、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、人工智能融合,并完善標(biāo)準(zhǔn)體系與人才培養(yǎng)機(jī)制,推動(dòng)煤礦智能化建設(shè)向更大范圍、更深層次、更高質(zhì)量發(fā)展。

文章來源:《智能礦山》2026年第1期“科創(chuàng)探討”欄目

作者簡(jiǎn)介:楊正凱,副研究員,博士研究生,現(xiàn)任煤炭科學(xué)研究總院內(nèi)蒙古研究院副院長(zhǎng),主要從事煤礦智能化、礦山安全與災(zāi)害防治、礦山壓力及巖層控制相關(guān)研究工作。E-mail:mtkjyzk@126.com

作者單位:煤炭科學(xué)研究總院有限公司;中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京);天地科技股份有限公司北京技術(shù)研究分公司

引用格式:楊正凱. 煤礦智能化發(fā)展現(xiàn)狀與面臨的挑戰(zhàn)分析[J]. 智能礦山,2026,7(1):98-105.

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煤礦智能化代表先進(jìn)生產(chǎn)力,智能化建設(shè)是提升煤礦本質(zhì)安全、實(shí)現(xiàn)安全發(fā)展的重要舉措。山西、內(nèi)蒙古等地方政府因地制宜制定煤礦智能化落地政策,結(jié)合區(qū)域特點(diǎn)制定了智能化建設(shè)規(guī)劃。截至2025年3月,中國(guó)已建成國(guó)家級(jí)示范煤礦66處,省級(jí)示范煤礦超過200處。

我國(guó)煤礦智能化發(fā)展階段性成果

1.1 我國(guó)井工煤礦智能化整體建設(shè)

隨著我國(guó)煤礦智能化建設(shè)相關(guān)政策的不斷出臺(tái)、頂層設(shè)計(jì)不斷健全,并按照“分類建設(shè)、分級(jí)達(dá)標(biāo)”的基本原則,積極穩(wěn)妥推進(jìn)煤礦智能化建設(shè),形成了不同地區(qū)、不同地質(zhì)條件的煤礦智能化建設(shè)新模式,提高了煤炭行業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展水平。

(1)地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單礦區(qū)

因煤層厚、地質(zhì)簡(jiǎn)單、資源穩(wěn)定,發(fā)展快,新技術(shù)與新裝備得以廣泛推廣應(yīng)用,形成了具有示范意義的現(xiàn)代化建設(shè)模式。陜煤集團(tuán)張家峁煤礦以智能化煤礦巨系統(tǒng)頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)方案為核心,建設(shè)了全礦井跨域融合智能綜合管控平臺(tái),以開采、掘進(jìn)、安全保障等系統(tǒng)智能化改造為基礎(chǔ),形成以“1+3+8”為基本架構(gòu)、覆蓋生產(chǎn)生活辦公各個(gè)環(huán)節(jié)的智慧便捷高效的全礦井智能化綜合生態(tài)巨系統(tǒng)。國(guó)能神東煤炭大柳塔煤礦不斷推進(jìn)智能化建設(shè),在工作面部署5G通信網(wǎng)絡(luò),形成“視頻跟機(jī)、有人巡視、自主割煤和遠(yuǎn)程干預(yù)”的采煤模式,綜采工作面智能巡檢機(jī)器人搭載智能系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)機(jī)器人參數(shù)遠(yuǎn)程查看、修改及控制,22303綜采工作面地面遠(yuǎn)程控制中心如圖1所示。

圖1 22303綜采工作面地面遠(yuǎn)程控制中心

(2)地質(zhì)條件復(fù)雜礦區(qū)

因地區(qū)煤礦條件復(fù)雜多樣,尤其是大量礦井深部開采,導(dǎo)致沖擊地壓、水害等災(zāi)害事故頻發(fā),對(duì)礦井安全管理造成極大壓力,形成了“智能防災(zāi)系統(tǒng)優(yōu)先、其他系統(tǒng)同步建設(shè)”的煤礦智能化建設(shè)模式。山能集團(tuán)東灘煤礦在智能煤礦頂層設(shè)計(jì)和建設(shè)中,將5G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、自動(dòng)控制、人工智能等技術(shù)與生產(chǎn)管理交叉融合創(chuàng)新,搭建“一網(wǎng)一中心兩平臺(tái)”智能化建設(shè)核心架構(gòu),東灘煤礦智能集控中心如圖2所示。河南能化集團(tuán)新橋煤礦深度應(yīng)用5G、F5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),目前已建成安全生產(chǎn)智慧管控平臺(tái)、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心、智能視頻監(jiān)控、大數(shù)據(jù)分析及預(yù)測(cè)預(yù)警、智能融合通信等智能化系統(tǒng)55個(gè),實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)全過程、全要素智能化。

圖2 東灘煤礦智能集控中心

(3)地質(zhì)條件極為復(fù)雜且產(chǎn)能低礦區(qū)

由于煤層賦存條件多樣、產(chǎn)量低、地質(zhì)條件復(fù)雜,成了“重實(shí)用、求實(shí)效”的地質(zhì)條件極復(fù)雜中小型煤礦智能化建設(shè)模式。川煤集團(tuán)龍灘煤礦建成萬兆主干網(wǎng)、井上下5G網(wǎng)絡(luò)及人員位置精準(zhǔn)定位系統(tǒng);建有地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫,支持?jǐn)?shù)據(jù)可視化;掘進(jìn)系統(tǒng)具備一鍵啟停、遠(yuǎn)程操控、自動(dòng)截割等功能;采煤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電液控制、自動(dòng)補(bǔ)壓、自動(dòng)跟機(jī)、智能分析等。國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司金鳳煤礦深度融合5G+萬兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)、透明地質(zhì)保障系統(tǒng)及智能機(jī)器人集群,首創(chuàng)基于精確定位的自適應(yīng)采煤技術(shù),通過數(shù)字孿生、TDS智能選矸機(jī)器人、無人值守等創(chuàng)新應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化率95%以上及井下固定崗位100%無人化,全員工效提升25%,金鳳煤礦智能開采管控平臺(tái)如圖3所示。

圖3 金鳳煤礦智能開采管控平臺(tái)

1.2 井工煤礦智能化技術(shù)裝備迭代升級(jí)

(1)“透明地質(zhì)”多場(chǎng)景應(yīng)用

地質(zhì)保障裝備智能化,促進(jìn)“透明地質(zhì)”技術(shù)系統(tǒng)化、應(yīng)用場(chǎng)景豐富。中國(guó)煤科西安研究院“AI+多層級(jí)礦山透明地質(zhì)”依托地質(zhì)、水文、鉆探、物探專業(yè)綜合優(yōu)勢(shì)(圖4),以人工智能大模型將地質(zhì)數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為地質(zhì)知識(shí)庫,通過“數(shù)據(jù)-信息-知識(shí)”3層技術(shù)架構(gòu),實(shí)現(xiàn)了全信息地質(zhì)模型構(gòu)建、場(chǎng)景化地質(zhì)與工程信息融合,為礦山規(guī)劃設(shè)計(jì)、智能采掘、災(zāi)害防治等多場(chǎng)景提供精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)地質(zhì)信息和分析應(yīng)用。此次成功入選,標(biāo)志著該技術(shù)在人工智能與礦山地質(zhì)保障的融合創(chuàng)新取得了顯著成果,為礦山企業(yè)和相關(guān)行業(yè)提供了可借鑒的模式與經(jīng)驗(yàn),促進(jìn)了人工智能技術(shù)在礦山領(lǐng)域的應(yīng)用落地。

圖4 AI+多層級(jí)礦山透明地質(zhì)

(2)智能快掘裝備大幅提升掘進(jìn)效率

形成以連續(xù)采煤機(jī)、掘錨(一體)機(jī)為龍頭的快掘成套裝備及全斷面硬巖快掘成套裝備。中國(guó)煤科太原研究院掘支運(yùn)一體化快速掘進(jìn)系統(tǒng),通過5G網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)的搭建,實(shí)現(xiàn)了整套系統(tǒng)的協(xié)同控制與聯(lián)動(dòng),改變了過去單機(jī)控制、設(shè)備各自為政的局面,讓掘進(jìn)更加高效智能。針對(duì)不同地質(zhì)條件的復(fù)雜工況,將掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸進(jìn)行了高效集成,實(shí)現(xiàn)了掘支運(yùn)“三位一體”的并行協(xié)同作業(yè),整體掘進(jìn)速度相當(dāng)于傳統(tǒng)綜合機(jī)械化掘進(jìn)速度的2~3倍,曾創(chuàng)下月最高進(jìn)尺3 088 m的世界紀(jì)錄。

(3)智能化無人工作面技術(shù)裝備水平提升

智能化采煤技術(shù)推動(dòng)采煤模式向無人化演變。陜西小保當(dāng)?shù)V業(yè)有限公司采用450 m智能化超長(zhǎng)工作面方案實(shí)現(xiàn)小保當(dāng)二號(hào)井2~3 m煤層年產(chǎn)10 Mt/a的目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了工作面“頂板可控可預(yù)測(cè)”“智能開采提效率”“高速載運(yùn)創(chuàng)效益”,形成了2~3 m中厚煤層450 m千萬噸智能化超長(zhǎng)工作面成套裝備及關(guān)鍵技術(shù),小保當(dāng)煤礦三維可視化開采工藝和裝備動(dòng)態(tài)配套如圖5所示;國(guó)能神東煤炭公司保德煤礦建立自動(dòng)化放煤模式下的多放煤口協(xié)同冒放理論,建立采放協(xié)調(diào)智能放煤算法及工藝模型,開發(fā)采放協(xié)調(diào)綜放工作面的智能放煤決策算法,開發(fā)透明開采智能綜放控制系統(tǒng)軟件,形成透明開采智能綜放控制系統(tǒng),最終實(shí)現(xiàn)“智能采放、遠(yuǎn)程干預(yù)”。川煤集團(tuán)龍灘煤礦研發(fā)復(fù)雜地質(zhì)條件1.2~2.5 m薄及中厚煤層智能化綜采工作面成套裝備,實(shí)現(xiàn)了“自動(dòng)控制為主、人員干預(yù)為輔”的智能化綜采模式,拓展了智能化綜采技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件煤層中的應(yīng)用。

圖5 小保當(dāng)煤礦三維可視化開采工藝和裝備動(dòng)態(tài)

1.3 我國(guó)露天煤礦智能化水平不斷提升

針對(duì)露天煤礦在礦區(qū)運(yùn)輸問題上的痛點(diǎn),積極探索大型礦用卡車無人駕駛技術(shù),減少直接參與生產(chǎn)的人員數(shù)量,實(shí)現(xiàn)“少人則安、無人則安”的目標(biāo),加快實(shí)現(xiàn)露天礦減人、降本、增效。

(1)國(guó)能寶日希勒能源有限公司露天煤礦針對(duì)極寒型復(fù)雜氣候環(huán)境下露天礦山作業(yè)特點(diǎn),以及國(guó)內(nèi)外無人駕駛卡車技術(shù)現(xiàn)狀,在極寒型復(fù)雜氣候環(huán)境下,針對(duì)露天礦山生產(chǎn)作業(yè)場(chǎng)景(圖6),基于5G通信網(wǎng)絡(luò),改造礦山已有的自卸卡車為無人駕駛卡車,與電鏟、推土機(jī)等工程機(jī)械,灑水車、平路機(jī)、指揮車等輔助作業(yè)車輛組成聯(lián)合編組單元,進(jìn)行露天礦山的采集、運(yùn)輸、排卸生產(chǎn)作業(yè)。通過工業(yè)試運(yùn)行驗(yàn)證,系統(tǒng)安全可靠,各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足使用需求,多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際同類行業(yè)領(lǐng)先,可實(shí)現(xiàn)露天礦山安全高效生產(chǎn),降低運(yùn)營(yíng)成本和維護(hù)成本,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,改善工作人員的工作環(huán)境,具有較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

圖6 寶日希勒露天煤礦極寒工況5G+無人駕駛卡車自動(dòng)對(duì)位裝車

(2)中煤平朔東露天煤礦開展5G礦用卡車無人技術(shù)研究與應(yīng)用,把新一代5G通信技術(shù)、智能駕駛技術(shù)(平行駕駛技術(shù))、車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)充分結(jié)合并應(yīng)用于露天礦山企業(yè)的管理和生產(chǎn)活動(dòng)中,發(fā)掘和利用企業(yè)信息資源,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)安全可控、智能化自動(dòng)生產(chǎn)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、定位追溯、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、安全防范、遠(yuǎn)程維保、決策支持等功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)露天礦山生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?!钡摹肮?、控、營(yíng)”一體化平行智慧礦山。5G平行智慧礦山既可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化和無人化,打造本質(zhì)安全型礦山提供保障,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管理的精細(xì)化。

(3)華能伊敏煤電有限責(zé)任公司伊敏露天礦堅(jiān)持總體規(guī)劃、分步實(shí)施、前瞻性思考、系統(tǒng)性思維和模塊化推進(jìn)的原則,開展7個(gè)方面精準(zhǔn)建設(shè),包括時(shí)空演化智慧化、生產(chǎn)管控智能化、運(yùn)維管理智能化、安環(huán)監(jiān)管智能化、經(jīng)營(yíng)決策信息化、礦山無人化、設(shè)備再電氣化。其中,全球首個(gè)百臺(tái)無人電動(dòng)礦用卡車集群“華能睿馳”正式投入編組運(yùn)營(yíng),標(biāo)志著全球首個(gè)露天礦生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)5G-A網(wǎng)絡(luò)下的“車-云-網(wǎng)”規(guī)?;瘏f(xié)同,用科技將安全生產(chǎn)帶入新高度。

(4)內(nèi)蒙古電投能源股份有限公司南露天煤礦以建設(shè)國(guó)家級(jí)智能化示范煤礦標(biāo)桿為目標(biāo),以“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”賦能智慧發(fā)展,傾力打造“安全、智能、綠色、高效”的一流露天煤礦,多項(xiàng)智能化設(shè)備在礦山領(lǐng)域不斷探索,賦能生產(chǎn)。依托云端智能調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)建高效生產(chǎn)組織框架,對(duì)礦區(qū)40余臺(tái)大型無人駕駛礦用卡車及其配套設(shè)備實(shí)施集中管控與動(dòng)態(tài)調(diào)度(圖7)。基于實(shí)時(shí)更新的多源數(shù)據(jù)(包括三維礦山地質(zhì)模型、設(shè)備位置狀態(tài)、路網(wǎng)情況、生產(chǎn)任務(wù)需求等),通過智能調(diào)度進(jìn)行全局優(yōu)化,動(dòng)態(tài)任務(wù)分配確保每臺(tái)設(shè)備高效運(yùn)行,路徑規(guī)劃精確引導(dǎo),并實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的智能避讓,顯著減少了作業(yè)中的空載等待時(shí)間,保障了生產(chǎn)流程的連續(xù)高效。

圖7 國(guó)家電投南露天煤礦常態(tài)化無人駕駛編組

1.4 我國(guó)智能化選煤廠技術(shù)裝備取得顯著突破

我國(guó)智能化選煤廠正逐步從局部單點(diǎn)智能向全面的全流程產(chǎn)品控制轉(zhuǎn)型,優(yōu)化了煤炭洗選的精準(zhǔn)度和效率,為整個(gè)生產(chǎn)鏈的智能化管理奠定了基礎(chǔ)。在煤礦智能化建設(shè)的推動(dòng)下,選煤廠的技術(shù)裝備也實(shí)現(xiàn)了重大突破,包括先進(jìn)傳感器、自動(dòng)化控制系統(tǒng)和智能算法的集成應(yīng)用,顯著提升了設(shè)備的可靠性和操作的智能化水平。

(1)國(guó)能準(zhǔn)能集團(tuán)選煤廠建設(shè)兩級(jí)標(biāo)準(zhǔn)選煤數(shù)據(jù)庫及管理系統(tǒng)(圖8),為選煤廠智能化建設(shè)奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ),讓全廠選煤數(shù)據(jù)方便使用,做到一站檢索,元數(shù)據(jù)讓數(shù)據(jù)所有者和使用者方便查找。一站盤點(diǎn),數(shù)據(jù)集合讓數(shù)據(jù)所有者了解自己的數(shù)據(jù)家底。一讀就懂,標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)簽讓多數(shù)人認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)的含義。標(biāo)準(zhǔn)接口,方便數(shù)據(jù)調(diào)用,即查即用。全面共享,多源數(shù)據(jù)互通,解決數(shù)據(jù)孤島問題。持續(xù)共用,為后續(xù)智能化進(jìn)展與大數(shù)據(jù)分析打下基礎(chǔ)。

圖8 準(zhǔn)能選煤廠標(biāo)準(zhǔn)選煤數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟件架構(gòu)

(2)神東所屬的選煤廠建立基于定制精準(zhǔn)生產(chǎn)的智能決策系統(tǒng)(圖9),以生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了對(duì)各選煤廠生產(chǎn)組織、工藝參數(shù)和作業(yè)成本進(jìn)行智能調(diào)配與管理,達(dá)到了精準(zhǔn)定制生產(chǎn)的目標(biāo)。同時(shí),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)協(xié)同,打造選煤廠全流程智能控制生產(chǎn)線,選煤廠工藝系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了篩分破碎、分選系統(tǒng)、煤泥水系統(tǒng)和配煤裝車系統(tǒng)的全生產(chǎn)鏈條聯(lián)動(dòng)智能控制??刂茢?shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)均能實(shí)現(xiàn)索引和互通,構(gòu)建了一套適用于選煤廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求的數(shù)據(jù)底座,主要包括統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)接入與存儲(chǔ)、算力與算法集成和數(shù)據(jù)應(yīng)用。

圖9 神東所屬選煤廠生產(chǎn)智能決策系統(tǒng)

(3)山西天地王坡煤礦有限公司建設(shè)智能裝車系統(tǒng)(圖10),以雷達(dá)點(diǎn)云處理技術(shù)、自動(dòng)裝車算法、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了車廂邊緣識(shí)別、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝載狀態(tài)、智能語音提示、高精度自動(dòng)配料等功能,系統(tǒng)依據(jù)激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)結(jié)合稱重儀表數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車廂邊緣位置和物料裝載狀態(tài),并根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算對(duì)比預(yù)判出下一步貨車司機(jī)應(yīng)采取的操作,并通過電子發(fā)聲器提示出來,實(shí)現(xiàn)無人值守自動(dòng)提示司機(jī)對(duì)車輛進(jìn)行配合操作,系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)不斷自我升級(jí)提高裝車效率實(shí)現(xiàn)精確裝車的目的。同時(shí)系統(tǒng)通過高精度傳感器監(jiān)測(cè)配料系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、自動(dòng)匹配車輛信息、自主完成系統(tǒng)配料,火車自動(dòng)配料系統(tǒng)單節(jié)配料精度≥0.2%,整列精度達(dá)到≥0.1%。

圖10 山西天地王坡煤礦有限公司智能裝車系統(tǒng)框架流程

1.5 礦山智能化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)不斷完善

2023年8月,國(guó)家礦山安全監(jiān)察局發(fā)布《礦山智能化標(biāo)準(zhǔn)體系框架》,將煤礦和非煤礦山智能化標(biāo)準(zhǔn)納入統(tǒng)一體系,注重新技術(shù)與傳統(tǒng)礦山行業(yè)融合,提供標(biāo)準(zhǔn)遵循。該框架含4個(gè)部分、265個(gè)具體標(biāo)準(zhǔn)制定方向,橫向覆蓋全業(yè)務(wù)領(lǐng)域,縱向考慮全生命周期標(biāo)準(zhǔn)化需求。目前已發(fā)布《智能化礦山數(shù)據(jù)融合共享規(guī)范》,為煤礦智能化建設(shè)提供參考。國(guó)家能源局于2024年3月發(fā)布了《煤礦智能化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》,旨在構(gòu)建1個(gè)包含5個(gè)子體系的結(jié)構(gòu)化標(biāo)準(zhǔn)體系。根據(jù)該指南,計(jì)劃到2025年底完成100項(xiàng)以上煤礦智能化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作,以滿足煤礦智能化建設(shè)的基本需求。到2030年,目標(biāo)是形成完備的系列標(biāo)準(zhǔn),涵蓋智能化煤礦設(shè)計(jì)、建井、生產(chǎn)、管理、運(yùn)維、評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié),從而逐步引領(lǐng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織在煤礦智能化領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)制定。

我國(guó)煤礦智能化現(xiàn)階段的問題和挑戰(zhàn)

2.1 技術(shù)難題與瓶頸

(1)感知與識(shí)別技術(shù)不足

煤礦井下環(huán)境復(fù)雜多變,塵埃、水汽、電磁干擾等因素對(duì)傳感器的性能和穩(wěn)定性提出了極高的要求。當(dāng)前,煤礦感知與識(shí)別技術(shù)仍存在精度不高、穩(wěn)定性差等問題,難以滿足煤礦智能化建設(shè)的實(shí)際需求。

(2)智能裝備適應(yīng)性不強(qiáng)

煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜多變,智能裝備的適應(yīng)性受到一定限制。目前,市場(chǎng)上的智能裝備大多針對(duì)特定地質(zhì)條件設(shè)計(jì),難以適應(yīng)所有煤礦的開采需求。此外,智能裝備的維護(hù)和保養(yǎng)也是一大問題,需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行定期檢查和維修。

(3)數(shù)據(jù)融合與處理技術(shù)滯后

煤礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量巨大且類型繁多,如何有效融合與處理這些數(shù)據(jù),提取有價(jià)值的信息,是煤礦智能化面臨的又一難題。當(dāng)前,數(shù)據(jù)融合與處理技術(shù)尚不成熟,難以滿足煤礦智能化建設(shè)的實(shí)際需求。

(4)智能化系統(tǒng)集成度低

煤礦智能化建設(shè)涉及多個(gè)系統(tǒng)和設(shè)備的集成,但由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,導(dǎo)致系統(tǒng)集成度低,難以實(shí)現(xiàn)信息共享和協(xié)同工作。

2.2 安全與隱私問題

(1)網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)

煤礦智能化系統(tǒng)依賴于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交互,若網(wǎng)絡(luò)受到攻擊或破壞,將對(duì)煤礦生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。然而,當(dāng)前煤礦智能化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力較弱,難以抵御來自外部的攻擊和威脅。

(2)數(shù)據(jù)隱私泄露

煤礦生產(chǎn)過程中涉及大量敏感數(shù)據(jù),如人員信息、設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)一旦泄露,將對(duì)煤礦企業(yè)的商業(yè)機(jī)密和礦工的個(gè)人隱私造成嚴(yán)重威脅。然而,當(dāng)前煤礦智能化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)隱私保護(hù)機(jī)制尚不完善,難以保障數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。

2.3 政策與法規(guī)滯后

我國(guó)煤礦智能化相關(guān)的政策與法規(guī)尚不完善,缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。這導(dǎo)致煤礦智能化建設(shè)過程中存在標(biāo)準(zhǔn)不一、監(jiān)管缺失等問題。同時(shí),政策與法規(guī)的滯后也制約了煤礦智能化技術(shù)的推廣和應(yīng)用。此外,煤礦智能化建設(shè)涉及多個(gè)部門的協(xié)同工作,但由于缺乏有效的協(xié)調(diào)機(jī)制,導(dǎo)致政策執(zhí)行效果不佳。

2.4 人才短缺與培訓(xùn)不足

煤礦智能化建設(shè)需要大量的專業(yè)人才支持,然而當(dāng)前煤礦行業(yè)的人才短缺問題日益突出。

煤礦行業(yè)的工作環(huán)境艱苦、安全風(fēng)險(xiǎn)高,難以吸引和留住人才;煤礦智能化技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)人才的專業(yè)素質(zhì)和技能要求也越來越高,而現(xiàn)有的培訓(xùn)體系難以滿足這一需求。此外,煤礦企業(yè)對(duì)于智能化建設(shè)的重視程度不夠,缺乏對(duì)于員工的智能化技能培訓(xùn)和激勵(lì)機(jī)制。

煤礦智能化發(fā)展措施及建議

3.1 加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)

(1)突破感知與識(shí)別技術(shù)瓶頸

加大研發(fā)力度,突破現(xiàn)有感知與識(shí)別技術(shù)的局限。針對(duì)煤礦井下環(huán)境的復(fù)雜性,研發(fā)出具有更高精度和穩(wěn)定性的傳感器和識(shí)別算法。同時(shí),加強(qiáng)對(duì)大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用,提高數(shù)據(jù)處理和分析的效率和準(zhǔn)確性。具體而言,可以研發(fā)適應(yīng)煤礦井下環(huán)境的智能傳感器,提高傳感器的抗干擾能力和穩(wěn)定性;同時(shí),利用深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù),提高數(shù)據(jù)識(shí)別和分析的準(zhǔn)確性。

(2)提升智能裝備適應(yīng)性

針對(duì)煤礦地質(zhì)條件的復(fù)雜性,研發(fā)出具有更強(qiáng)適應(yīng)性的智能裝備。通過采用模塊化設(shè)計(jì)、可重構(gòu)技術(shù)等手段,提高智能裝備的靈活性和可擴(kuò)展性。同時(shí),加強(qiáng)與煤礦企業(yè)的合作,根據(jù)實(shí)際需求定制智能裝備,提高裝備的實(shí)用性和可靠性。此外,還可以建立智能裝備的研發(fā)和測(cè)試平臺(tái),為智能裝備的研發(fā)和測(cè)試提供有力支持。

(3)優(yōu)化數(shù)據(jù)融合與處理技術(shù)

加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)融合與處理技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。通過構(gòu)建智能分析模型、優(yōu)化算法等手段,實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)的深度挖掘和有效利用。同時(shí),建立完善的數(shù)據(jù)管理體系和數(shù)據(jù)共享機(jī)制,提高數(shù)據(jù)的利用效率和價(jià)值。具體而言,可以利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù),構(gòu)建煤礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)的云平臺(tái),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)和管理;同時(shí),利用數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù),對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和挖掘,為煤礦企業(yè)的決策提供有力支持。

(4)提高智能化系統(tǒng)集成度

加強(qiáng)煤礦智能化系統(tǒng)的集成和協(xié)同工作。通過建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)和設(shè)備之間的信息共享和協(xié)同工作。同時(shí),加強(qiáng)對(duì)煤礦智能化系統(tǒng)的整體規(guī)劃和設(shè)計(jì),確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。具體而言,可以制定煤礦智能化系統(tǒng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,明確系統(tǒng)的架構(gòu)、接口和協(xié)議等;同時(shí),利用中間件和集成平臺(tái)等技術(shù)手段,實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)和設(shè)備之間的無縫連接和協(xié)同工作。

3.2 加強(qiáng)安全保障與隱私保護(hù)

(1)強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)

建立健全煤礦智能化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系。采用加密技術(shù)、防火墻等手段保障網(wǎng)絡(luò)的安全與穩(wěn)定。同時(shí),加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊的檢測(cè)與預(yù)警能力,提高應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全事件的能力。建立網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制,確保在網(wǎng)絡(luò)安全事件發(fā)生時(shí)能夠迅速、有效地應(yīng)對(duì)。此外,還可以建立網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控和審計(jì)機(jī)制,對(duì)煤礦智能化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和審計(jì),確保系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

(2)加強(qiáng)數(shù)據(jù)隱私保護(hù)

建立完善的數(shù)據(jù)隱私保護(hù)機(jī)制。明確數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)、使用等環(huán)節(jié)的責(zé)任與義務(wù),采用數(shù)據(jù)加密、訪問控制等技術(shù)手段保障數(shù)據(jù)的安全與隱私。同時(shí),加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)泄露事件的監(jiān)測(cè)與處置能力,確保煤礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)的安全與可控。建立完善的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)機(jī)制,防止數(shù)據(jù)丟失和損壞。此外,還可以建立數(shù)據(jù)隱私保護(hù)和合規(guī)性審計(jì)機(jī)制,對(duì)煤礦企業(yè)的數(shù)據(jù)隱私保護(hù)進(jìn)行監(jiān)督和審計(jì),確保企業(yè)的合規(guī)性和數(shù)據(jù)的安全性。

3.3 完善政策與法規(guī)體系

(1)制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

明確煤礦智能化建設(shè)的基本要求:制定煤礦智能化建設(shè)的基本要求和標(biāo)準(zhǔn),包括智能化裝備的配置、信息系統(tǒng)的建設(shè)、數(shù)據(jù)的安全與隱私保護(hù)等方面。這些標(biāo)準(zhǔn)和要求應(yīng)成為煤礦智能化建設(shè)的基準(zhǔn),確保各煤礦在智能化建設(shè)過程中有章可循。

(2)建立煤礦智能化評(píng)價(jià)體系

制定煤礦智能化的評(píng)價(jià)指標(biāo)和體系,對(duì)煤礦的智能化水平進(jìn)行客觀評(píng)估。這有助于激發(fā)煤礦企業(yè)的積極性,推動(dòng)它們不斷提升智能化水平。

(3)推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化工作

積極推動(dòng)煤礦智能化相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化工作,制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。這有助于降低煤礦智能化建設(shè)的成本,提高智能化裝備和系統(tǒng)的兼容性和互操作性。

(4)建立健全監(jiān)管機(jī)制

建立健全煤礦智能化的監(jiān)管機(jī)制,明確監(jiān)管部門的職責(zé)和權(quán)限,確保監(jiān)管工作的有效進(jìn)行。監(jiān)管部門應(yīng)定期對(duì)煤礦的智能化建設(shè)進(jìn)行檢查和評(píng)估,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)督促整改。

(5)加強(qiáng)執(zhí)法力度

對(duì)違反煤礦智能化相關(guān)政策和法規(guī)的行為,應(yīng)依法進(jìn)行嚴(yán)厲處罰,確保政策的嚴(yán)肅性和權(quán)威性。同時(shí),應(yīng)加強(qiáng)對(duì)煤礦智能化建設(shè)過程中可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患的排查和整治,確保煤礦生產(chǎn)的安全穩(wěn)定。

(6)出臺(tái)優(yōu)惠政策

為了鼓勵(lì)煤礦企業(yè)積極推進(jìn)智能化建設(shè),政府可以出臺(tái)一系列優(yōu)惠政策,如稅收減免、資金補(bǔ)貼、技術(shù)支持等。這些政策可以降低煤礦智能化建設(shè)的成本,提高煤礦企業(yè)的積極性。

(7)加強(qiáng)政策宣傳與引導(dǎo)

政府應(yīng)加強(qiáng)對(duì)煤礦智能化政策的宣傳和引導(dǎo),提高煤礦企業(yè)對(duì)智能化建設(shè)的認(rèn)識(shí)和重視程度。同時(shí),政府還可以通過舉辦培訓(xùn)班、研討會(huì)等活動(dòng),為煤礦企業(yè)提供智能化建設(shè)的技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)交流的平臺(tái)。

3.4 加強(qiáng)人才培養(yǎng)、完善培訓(xùn)體系

(1)加強(qiáng)校企合作

推進(jìn)產(chǎn)教融合,與高校、科研機(jī)構(gòu)等建立合作關(guān)系,共同開展煤礦智能化人才培養(yǎng)。通過開設(shè)相關(guān)專業(yè)課程、共建實(shí)訓(xùn)基地等方式,為煤礦行業(yè)輸送更多專業(yè)人才。

(2)完善培訓(xùn)體系

建立多層次、多形式的培訓(xùn)體系,涵蓋理論講授、實(shí)踐操作、模擬演練等多個(gè)環(huán)節(jié)。針對(duì)不同崗位、不同層次的員工制定個(gè)性化的培訓(xùn)方案,確保培訓(xùn)內(nèi)容的針對(duì)性和實(shí)效性。

(3)加大培訓(xùn)投入

煤礦企業(yè)應(yīng)加大對(duì)員工培訓(xùn)的投入力度,提供充足的培訓(xùn)經(jīng)費(fèi)和設(shè)備支持。同時(shí),鼓勵(lì)員工參加各類職業(yè)技能競(jìng)賽和認(rèn)證考試,提升個(gè)人技能水平和職業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

(4)建立激勵(lì)機(jī)制

建立完善的激勵(lì)機(jī)制,對(duì)在煤礦智能化建設(shè)中表現(xiàn)突出的員工給予表彰和獎(jiǎng)勵(lì)。通過晉升、加薪等方式激發(fā)員工的工作積極性和創(chuàng)新精神,為煤礦智能化發(fā)展注入更多動(dòng)力。

結(jié) 語

煤礦智能化是能源革命與安全生產(chǎn)的必然選擇,煤礦智能化階段性成果表明智能化建設(shè)已從單點(diǎn)技術(shù)突破轉(zhuǎn)向系統(tǒng)化協(xié)同。在政策引導(dǎo)下的示范工程驗(yàn)證了“減人提效增安”的可行性,技術(shù)裝備迭代推動(dòng)采掘效率大幅提升,數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的新型管理模式為行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供范本。然而深層矛盾制約可持續(xù)發(fā)展,部分企業(yè)因短期利益盲目套用方案,導(dǎo)致設(shè)備在線率不足50%;標(biāo)準(zhǔn)碎片化阻礙互聯(lián)互通;露天礦關(guān)鍵工序智能化率僅30%,選煤工藝智能化仍處試點(diǎn)階段。此外,人工智能技術(shù)與煤炭行業(yè)需求存在代際差距,大語言模型等通用技術(shù)尚未深度融合。面向2030年目標(biāo),需在政策層面、技術(shù)層面、標(biāo)準(zhǔn)與生態(tài)、人才保障等方面采取多維度措施,未來實(shí)現(xiàn)需以數(shù)據(jù)為紐帶,推動(dòng)技術(shù)-管理-人才三維協(xié)同,最終實(shí)現(xiàn)“無人則安、人少則安”的愿景。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中,SCI收錄1種,Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄8種、中文核心期刊9種、中國(guó)科技核心期刊11種、中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選期刊4種,是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地,也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡(jiǎn)介

《智能礦山》(月刊,CN 10-1709/TN,ISSN 2096-9139)是由中國(guó)煤炭科工集團(tuán)有限公司主管、煤炭科學(xué)研究總院有限公司主辦的聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編:王國(guó)法院士

刊載欄目:企業(yè)/團(tuán)隊(duì)/人物專訪政策解讀視角·觀點(diǎn)智能示范礦井對(duì)話革新·改造學(xué)術(shù)園地、專題報(bào)道等。

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期刊成果:創(chuàng)刊5年來,策劃出版了“中國(guó)煤科煤礦智能化成果”“陜煤集團(tuán)智能化建設(shè)成果”“聚焦煤炭工業(yè)‘十四五’高質(zhì)量發(fā)展”等特刊/專題30多期。主辦“煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會(huì)”“煤炭清潔高效利用先進(jìn)成果發(fā)布會(huì)”“《智能礦山》理事、特約編輯年會(huì)暨智能化建設(shè)論壇”“智能礦山零距離”“礦山智能化建設(shè)運(yùn)維與技術(shù)創(chuàng)新高新研修班”等活動(dòng)20余次。組建了理事會(huì)、特約編輯團(tuán)隊(duì)、卓越人物等千余人產(chǎn)學(xué)研用高端協(xié)同辦刊團(tuán)隊(duì),打造了“刊-網(wǎng)-號(hào)-群-庫”全覆蓋的1+N全媒體傳播平臺(tái),全方位發(fā)布礦山智能化領(lǐng)域新技術(shù)、新產(chǎn)品、新經(jīng)驗(yàn)。

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