摘要：煤礦智能化對于保障煤炭安全穩(wěn)定供應、推動行業(yè)高質量發(fā)展具有重要意義；煤礦智能化是煤炭安全增產保供的關鍵舉措，是實現(xiàn)行業(yè)高質量發(fā)展的必由之路，陜煤集團神木檸條塔礦業(yè)有限公司將多措并舉加快推進煤礦智能化建設，推動采掘工作面智能化建設積極扎實開展，助力煤炭行業(yè)高質量發(fā)展，進一步夯實陜煤集團神木檸條塔礦業(yè)公司安全基礎。同時，提出要加快推進煤礦智能化建設，提高本質安全水平，為高質量發(fā)展提供強有力的支撐。

關鍵詞：煤礦智能化；采掘技術；現(xiàn)狀

引言：

智能礦山行業(yè)涉及工業(yè)控制、網絡通信等多領域技術的綜合應用,并且因煤礦工作環(huán)境復雜多樣，相應系統(tǒng)產品存在定制化特征，因此智能礦山信息系統(tǒng)我們不僅需要掌握大量相關專業(yè)技術，還需要對產品的復雜應用環(huán)境及多樣應用場景擁有深刻理解，對技術人員的專業(yè)素質要求較高。然而由于智能礦山的核心技術、工業(yè)物聯(lián)網技術等在我國起步較晚，綜合型專業(yè)人才較為缺乏，從而難以在短期內培養(yǎng)出一批具備技術開發(fā)實力并擁有深厚行業(yè)實踐經驗儲備的專業(yè)技術隊伍；綜上，進入本行業(yè)面臨較高的人才壁壘。

一、煤礦智能化主要技術分類

（一）5G技術應用

加快人工智能、5G技術、工業(yè)物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)與云計算等為智能化礦山建設提供內核動力。5G的應用將會重新定義煤礦生產的協(xié)同交互，充分利用5G技術的低延時特征，可以實現(xiàn)云技術等廣泛應用，通過梳理包含煤礦智能工作面、高精密傳感器、工業(yè)圖像處理等在內的智能化開采應用場景，從而建立全新的生態(tài)鏈與產業(yè)鏈，促進行業(yè)更高效、更安全地發(fā)展。在礦井中創(chuàng)新落地及行業(yè)聯(lián)動方面還有待提升。5G技術的應用不單是網絡建設的問題，更應該將它看作是一次生態(tài)的提升，要研究制定適應煤礦井下安全運行要求的5G設備和工業(yè)模組的標準，加強上下游企業(yè)的互聯(lián)互通，在技術研發(fā)、供應鏈改造、基礎設施建設、智能終端應用乃至商業(yè)化運營模式等方面，還需要進行更深一步的協(xié)同共建。

（二）新型數(shù)字人才培養(yǎng)

礦山企業(yè)專業(yè)化發(fā)展急需培養(yǎng)新型數(shù)字人才。礦山企業(yè)破解發(fā)展困局、化解過剩產能、控制生產成本、實現(xiàn)高效發(fā)展，必須培養(yǎng)數(shù)字化、專業(yè)化、知識化的新型數(shù)字人才。智慧礦山將會把企業(yè)生產、輔助運輸、安全管控、綜合調度、分選、供應整合為一體，實現(xiàn)礦井“管、控、營”一體化、安全可靠化、效益最大化。提升礦山企業(yè)的競爭力,需要引進國內外更加先進的智能化綜采設備和高精尖端技術，靠新工藝和新裝備來提升工作效率;礦業(yè)生產主動調節(jié)供求關系，去產能、調結構、穩(wěn)增長，綠色生產、清潔利用、高效轉化等都需要大批新型數(shù)字人才。

（三）機器人集群

目前，安標國家中心發(fā)布實施了《煤礦井下機器人安全標志管理方案》《煤礦井下機器人基本安全要求(試行)》，正在申辦安全標志的產品包括輸送帶沿線的掛軌式巡檢機器人、機電硐室中的巡檢機器人、采煤工作面巡檢機器人等，主要用于替代人工在特殊場所實現(xiàn)對環(huán)境、設備狀態(tài)等進行巡視檢查。其中，掛軌式巡檢機器人是在原有井下掛軌式巡檢裝置的基礎上，通過增加圖像識別、自主導航、自主避障等智能化功能，并經過防爆安全設計研發(fā)而成，雖然外觀結構相似，但在功能和技術指標上均有大幅度提升。

（四）圖像識別技術

圖像識別技術在煤礦井下的主要應用場景是對設備狀態(tài)的識別，包括帶式輸送機的物料狀態(tài)、儀表讀數(shù)的視頻識別，以及對人臉、人員行為識別等，可以在一些特定區(qū)域替代人員值守和監(jiān)督,實現(xiàn)帶式輸送機異物識別、煤量檢測 、違章作業(yè)監(jiān)督等，還可用于煤矸識別和分選。目前，圖像識別技術已在部分礦井試用，但受到煤礦井下環(huán)境的影響，以及識別技術水平的參差不齊，應用效果也不盡相同。

（五）透明地質應用技術

針對煤礦采、掘、機、運、通等全生產流程及地質探測的智能化，國內外學者開展了廣泛而深人的研發(fā)與實踐。針對智能化開采地質保障技術，提出了煤礦地質透明化概念、基于GIS (地理信息系統(tǒng))與BIM (建筑信息模型)融合，構建高精度地質模型，建設地質云等相關思路;針對制約煤巷快速掘進的主要因素，從掘、支、錨、運、破等全工藝流程分析人手，研發(fā)了適用于不同巷道條件的快速掘進技術與裝備，提出了基于遠程控制的巷道智能快速掘進方法;針對我國煤層賦存及生產技術條件的多樣性，研發(fā)了工作面實現(xiàn)智能化開采的4種成套技術與裝備模式，開發(fā)了基于煤層厚度變化的采煤機自適應截割、液壓支架自適應支護、刮板輸送機智能調速、多設備智能協(xié)同控制等技術與裝備。

二、煤礦智能化主要技術問題

(一)難以適應復雜工作面。綜放工作面智能.化放頂煤技術尚無實質性突破;煤機裝備的可靠性及自適應控制技術有待突破;綜采設備群智能協(xié)同控制效果有待提升;工作面端頭支架、超前支架智能化水平較低;采煤機自主精準智能調高、工作面慣性導航自動調直等未取得良好的應用效果，相關感知信息有效利用率較低，不同類型感知信息的融合分析效果較差，尚未形成完善的感知、分析、決策、控制閉環(huán)，特別在復雜開采條件下，智能化開采大多沒有發(fā)揮出理想效果。

(二)大系統(tǒng)、多系統(tǒng)兼容協(xié)同困難。煤礦智能化是一個復雜的巨系統(tǒng)，由于技術和商務利益等多重因素影響，各子系統(tǒng)設計標準和技術水準參差不齊，智能化煤礦不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)兼容、網絡兼容、業(yè)務兼容和控制兼容效果不佳，主要表現(xiàn)為數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、網絡通信協(xié)議兼容性差、業(yè)務系統(tǒng)兼容性較差、系統(tǒng)間協(xié)同控制兼容性差。

(三)無線控制的可靠性有待進一步研究。未來5G、WiFi6等無線通信技術將廣泛應用于煤礦井下，將無線通信應用于重要設備的控制，其可靠性相對于之前的有線或現(xiàn)場控制，究竟有多大差別，目前缺乏依據(jù)和深人的研究，是否可替代有線和就地控制，是否需要冗余設計也有待進一步研究。如果無線控制的可靠性無法保證，還需另敷設有線設備，將在很大程度上限制井下無線通信的發(fā)展。

(四)網絡及信息化安全水平有待進一步提高。與之前相比，現(xiàn)在煤礦的信息化水平已大幅提高，有些煤礦還將井上和井下的系統(tǒng)都接人了外部.公網，在一定程度上方便了煤礦的信息化工作，但是所帶來的信息安全隱患也大幅提高，煤礦信息網絡的安全性和可靠性直接影響到煤礦的安全生產,一旦煤礦內網包括井下網絡遭遇黑客攻擊,將極有可能影響煤礦的安全生產。

(五)機器人可靠性和適應能力不足。煤礦機器人基礎共性關鍵技術存在諸多不足，動力、行走機構、定位、自主感知與決策、精準導航、避障、續(xù)航管理以及輕型防爆材料等相關技術尚未突破;現(xiàn)有煤礦機器人智能化程度較低、體型較笨重、靈活性較差，對復雜煤層適應性較差;特殊作業(yè)機器人待開發(fā)。

三、煤礦智能化存在的管理問題

(一)相關標準缺乏對實際效果的評判?，F(xiàn)有的大部分智能礦山相關標準基本對各生產環(huán)節(jié)、分項子系統(tǒng)的技術裝備、軟件功能做了規(guī)定，量化了評分標準和評定辦法，強化了達標的概念。但仍然存在比拼技術裝備而忽視應用效果的問題。例如，大部分標準都提到礦山巡檢機器人的應用，但對于

機器人必須完成的細化功能或者能夠達到的最終應用效果，并未詳細說明，對某項指標的描述，往往不涉及覆蓋面，僅強調對標不缺項。

(二)相關標準法規(guī)需要與時俱進。智能礦山的發(fā)展，存在部分標準法規(guī)發(fā)展相對滯后的問題，一定程度上影響了智能礦山的應用效果。例如，《煤礦安全規(guī)程》對于巡檢、值守、瓦檢等有明確的規(guī)定，而要求采用煤礦工人實現(xiàn)巡檢會對智能化巡檢機器人及裝置的大規(guī)模應用推廣產生-定影響。

(三)缺少相關政策性指導。煤礦井下運輸一直以來都是煤礦安全的重要環(huán)節(jié)，然而針對目前煤礦井下無人駕駛、無人運輸，缺乏政策性的指導。

(四)制定適合各類煤礦實際情況的智能化標準。智能化標準是煤礦建設、設備廠商設計生產等過程中必須遵守的要求和規(guī)定;因此，制定標準時應當充分考慮各類不同特點的礦井，明確其應該達到的智能化要求，并且應當考慮智能化給煤礦帶來的實際效果及解決的問題，避免出現(xiàn)比拼技術裝備的情況，避免人力物力浪費。

(五)推進多系統(tǒng)融合。目前煤礦使用的系統(tǒng)均需經過本安關聯(lián)檢驗，多系統(tǒng)融合之間的本安關聯(lián)與配接問題直接與煤礦井下防爆安全相關。其次，還需要推進煤礦信息通信協(xié)議的統(tǒng)一。應針對目前煤礦各種用途、各種應用層級以及各種通信方式的協(xié)議統(tǒng)一，從前端數(shù)據(jù)采集、網絡傳輸、邏輯、控制等多方面統(tǒng)一煤礦通信協(xié)議。只有在保證防爆安全、協(xié)議統(tǒng)一的基礎上，才能真正實現(xiàn)煤礦各種系統(tǒng)、設備間的融合、聯(lián)動與統(tǒng)一協(xié)調管控。

(六)建立無線、有線相結合的井下通信網絡。如前文中所提到的，無線通信用于對重要設備的遠程控制，缺少對其可靠性及穩(wěn)定性的相關研究。因此，一方面要加強相關領域的研究,另一方面為了保證煤礦安全，采用無線與有線相結合的方式，對重要安全設備的控制以及安全信息數(shù)據(jù)的采集，應采用有線或有線無線相結合的設計，而普通數(shù)據(jù)的傳輸可采用高質量無線傳輸?shù)姆绞剑⒚旱V井下高效、高可靠性融合組網技術。

參考文獻:

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