摘要：煤矿智能化对于保障煤炭安全稳定供应、推动行业高质量发展具有重要意义；煤矿智能化是煤炭安全增产保供的关键举措，是实现行业高质量发展的必由之路，陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司将多措并举加快推进煤矿智能化建设，推动采掘工作面智能化建设积极扎实开展，助力煤炭行业高质量发展，进一步夯实陕煤集团神木柠条塔矿业公司安全基础。同时，提出要加快推进煤矿智能化建设，提高本质安全水平，为高质量发展提供强有力的支撑。

关键词：煤矿智能化；采掘技术；现状

引言：

智能矿山行业涉及工业控制、网络通信等多领域技术的综合应用,并且因煤矿工作环境复杂多样，相应系统产品存在定制化特征，因此智能矿山信息系统我们不仅需要掌握大量相关专业技术，还需要对产品的复杂应用环境及多样应用场景拥有深刻理解，对技术人员的专业素质要求较高。然而由于智能矿山的核心技术、工业物联网技术等在我国起步较晚，综合型专业人才较为缺乏，从而难以在短期内培养出一批具备技术开发实力并拥有深厚行业实践经验储备的专业技术队伍；综上，进入本行业面临较高的人才壁垒。

一、煤矿智能化主要技术分类

（一）5G技术应用

加快人工智能、5G技术、工业物联网、大数据与云计算等为智能化矿山建设提供内核动力。5G的应用将会重新定义煤矿生产的协同交互，充分利用5G技术的低延时特征，可以实现云技术等广泛应用，通过梳理包含煤矿智能工作面、高精密传感器、工业图像处理等在内的智能化开采应用场景，从而建立全新的生态链与产业链，促进行业更高效、更安全地发展。在矿井中创新落地及行业联动方面还有待提升。5G技术的应用不单是网络建设的问题，更应该将它看作是一次生态的提升，要研究制定适应煤矿井下安全运行要求的5G设备和工业模组的标准，加强上下游企业的互联互通，在技术研发、供应链改造、基础设施建设、智能终端应用乃至商业化运营模式等方面，还需要进行更深一步的协同共建。

（二）新型数字人才培养

矿山企业专业化发展急需培养新型数字人才。矿山企业破解发展困局、化解过剩产能、控制生产成本、实现高效发展，必须培养数字化、专业化、知识化的新型数字人才。智慧矿山将会把企业生产、辅助运输、安全管控、综合调度、分选、供应整合为一体，实现矿井“管、控、营”一体化、安全可靠化、效益最大化。提升矿山企业的竞争力,需要引进国内外更加先进的智能化综采设备和高精尖端技术，靠新工艺和新装备来提升工作效率;矿业生产主动调节供求关系，去产能、调结构、稳增长，绿色生产、清洁利用、高效转化等都需要大批新型数字人才。

（三）机器人集群

目前，安标国家中心发布实施了《煤矿井下机器人安全标志管理方案》《煤矿井下机器人基本安全要求(试行)》，正在申办安全标志的产品包括输送带沿线的挂轨式巡检机器人、机电硐室中的巡检机器人、采煤工作面巡检机器人等，主要用于替代人工在特殊场所实现对环境、设备状态等进行巡视检查。其中，挂轨式巡检机器人是在原有井下挂轨式巡检装置的基础上，通过增加图像识别、自主导航、自主避障等智能化功能，并经过防爆安全设计研发而成，虽然外观结构相似，但在功能和技术指标上均有大幅度提升。

（四）图像识别技术

图像识别技术在煤矿井下的主要应用场景是对设备状态的识别，包括带式输送机的物料状态、仪表读数的视频识别，以及对人脸、人员行为识别等，可以在一些特定区域替代人员值守和监督,实现带式输送机异物识别、煤量检测 、违章作业监督等，还可用于煤矸识别和分选。目前，图像识别技术已在部分矿井试用，但受到煤矿井下环境的影响，以及识别技术水平的参差不齐，应用效果也不尽相同。

（五）透明地质应用技术

针对煤矿采、掘、机、运、通等全生产流程及地质探测的智能化，国内外学者开展了广泛而深人的研发与实践。针对智能化开采地质保障技术，提出了煤矿地质透明化概念、基于GIS (地理信息系统)与BIM (建筑信息模型)融合，构建高精度地质模型，建设地质云等相关思路;针对制约煤巷快速掘进的主要因素，从掘、支、锚、运、破等全工艺流程分析人手，研发了适用于不同巷道条件的快速掘进技术与装备，提出了基于远程控制的巷道智能快速掘进方法;针对我国煤层赋存及生产技术条件的多样性，研发了工作面实现智能化开采的4种成套技术与装备模式，开发了基于煤层厚度变化的采煤机自适应截割、液压支架自适应支护、刮板输送机智能调速、多设备智能协同控制等技术与装备。

二、煤矿智能化主要技术问题

(一)难以适应复杂工作面。综放工作面智能.化放顶煤技术尚无实质性突破;煤机装备的可靠性及自适应控制技术有待突破;综采设备群智能协同控制效果有待提升;工作面端头支架、超前支架智能化水平较低;采煤机自主精准智能调高、工作面惯性导航自动调直等未取得良好的应用效果，相关感知信息有效利用率较低，不同类型感知信息的融合分析效果较差，尚未形成完善的感知、分析、决策、控制闭环，特别在复杂开采条件下，智能化开采大多没有发挥出理想效果。

(二)大系统、多系统兼容协同困难。煤矿智能化是一个复杂的巨系统，由于技术和商务利益等多重因素影响，各子系统设计标准和技术水准参差不齐，智能化煤矿不同系统之间的数据兼容、网络兼容、业务兼容和控制兼容效果不佳，主要表现为数据格式不统一、网络通信协议兼容性差、业务系统兼容性较差、系统间协同控制兼容性差。

(三)无线控制的可靠性有待进一步研究。未来5G、WiFi6等无线通信技术将广泛应用于煤矿井下，将无线通信应用于重要设备的控制，其可靠性相对于之前的有线或现场控制，究竟有多大差别，目前缺乏依据和深人的研究，是否可替代有线和就地控制，是否需要冗余设计也有待进一步研究。如果无线控制的可靠性无法保证，还需另敷设有线设备，将在很大程度上限制井下无线通信的发展。

(四)网络及信息化安全水平有待进一步提高。与之前相比，现在煤矿的信息化水平已大幅提高，有些煤矿还将井上和井下的系统都接人了外部.公网，在一定程度上方便了煤矿的信息化工作，但是所带来的信息安全隐患也大幅提高，煤矿信息网络的安全性和可靠性直接影响到煤矿的安全生产,一旦煤矿内网包括井下网络遭遇黑客攻击,将极有可能影响煤矿的安全生产。

(五)机器人可靠性和适应能力不足。煤矿机器人基础共性关键技术存在诸多不足，动力、行走机构、定位、自主感知与决策、精准导航、避障、续航管理以及轻型防爆材料等相关技术尚未突破;现有煤矿机器人智能化程度较低、体型较笨重、灵活性较差，对复杂煤层适应性较差;特殊作业机器人待开发。

三、煤矿智能化存在的管理问题

(一)相关标准缺乏对实际效果的评判。现有的大部分智能矿山相关标准基本对各生产环节、分项子系统的技术装备、软件功能做了规定，量化了评分标准和评定办法，强化了达标的概念。但仍然存在比拼技术装备而忽视应用效果的问题。例如，大部分标准都提到矿山巡检机器人的应用，但对于

机器人必须完成的细化功能或者能够达到的最终应用效果，并未详细说明，对某项指标的描述，往往不涉及覆盖面，仅强调对标不缺项。

(二)相关标准法规需要与时俱进。智能矿山的发展，存在部分标准法规发展相对滞后的问题，一定程度上影响了智能矿山的应用效果。例如，《煤矿安全规程》对于巡检、值守、瓦检等有明确的规定，而要求采用煤矿工人实现巡检会对智能化巡检机器人及装置的大规模应用推广产生-定影响。

(三)缺少相关政策性指导。煤矿井下运输一直以来都是煤矿安全的重要环节，然而针对目前煤矿井下无人驾驶、无人运输，缺乏政策性的指导。

(四)制定适合各类煤矿实际情况的智能化标准。智能化标准是煤矿建设、设备厂商设计生产等过程中必须遵守的要求和规定;因此，制定标准时应当充分考虑各类不同特点的矿井，明确其应该达到的智能化要求，并且应当考虑智能化给煤矿带来的实际效果及解决的问题，避免出现比拼技术装备的情况，避免人力物力浪费。

(五)推进多系统融合。目前煤矿使用的系统均需经过本安关联检验，多系统融合之间的本安关联与配接问题直接与煤矿井下防爆安全相关。其次，还需要推进煤矿信息通信协议的统一。应针对目前煤矿各种用途、各种应用层级以及各种通信方式的协议统一，从前端数据采集、网络传输、逻辑、控制等多方面统一煤矿通信协议。只有在保证防爆安全、协议统一的基础上，才能真正实现煤矿各种系统、设备间的融合、联动与统一协调管控。

(六)建立无线、有线相结合的井下通信网络。如前文中所提到的，无线通信用于对重要设备的远程控制，缺少对其可靠性及稳定性的相关研究。因此，一方面要加强相关领域的研究,另一方面为了保证煤矿安全，采用无线与有线相结合的方式，对重要安全设备的控制以及安全信息数据的采集，应采用有线或有线无线相结合的设计，而普通数据的传输可采用高质量无线传输的方式，建立煤矿井下高效、高可靠性融合组网技术。

参考文献:

[1] 刘备战邓建春赵洪辉对煤矿智能化建设现状分析及思考[J].中国知网。

[2] 赵金升丁宇辉王鹏刘伟智能化矿山建设[J].龙源期刊网。