煤矿智能化技术体系建设刻不容缓
现阶段要以智能装备和机器人研发为基础，以数据和算法为核心，全面提升矿井感知、数据处理、装备系统、智能控制等能力，突破煤矿智能化共性关键技术
“煤矿智能化带来的不仅仅是技术的变革，更是各垂直行业的变革，是大数据、云计算、物联网、人工智能等技术支持下的产业协作、平台共建和生态共创。”在11月12日中国工程院主办的“智能化矿山创新发展论坛”上，中国工程院院士苏义脑指出，加快煤矿智能化发展，建设智能+绿色矿业新体系，实现煤炭资源的智能、安全、高效、绿色开发是能源革命的战略任务和必由之路。
信息化、智能化在影响人们工作、生活和思维方式的同时，也改变了各企业的生产、经营和服务模式，同样，也为煤炭产业转型升级赋能。发展智能化矿山，已逐渐成为行业共识。
智能化工作面超300个
“煤炭智能化是我国煤炭工业第四次重大技术变革，是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。”中国工程院院士、中国煤炭科工集团首席科学家王国法指出。
如何将每年30多亿吨煤炭安全、高效开采出来？针对这个问题，煤炭人一直在进行不断探索。从有人巡视、中部跟机的智能化开采1.0时代，到自动找直、全面跟机的智能化开采2.0时代，再到无人巡视、远程干预的智能化开采3.0时代，我国煤矿智能化发展脚步不断加快。
目前进入智能化开采4.0时代，将朝透明开采、面内无人的方向发展。记者在会上了解到，全国已建成300多个智能化工作面，按照《全国安全生产专项整治三年行动计划》，到2022年采掘智能化工作面力争达到1000个以上。
会议发布了煤矿智能化创新联盟完成的《中国煤矿智能化发展报告（2020年）》。中国煤炭工业协会科技发展部主任曹文君在介绍，该报告系统介绍了国内外煤矿智能化研发成果和实施经验，从智能地质探测、智能掘进、智能开采、智能主煤流运输、智能辅助运输、智能综合保障、智能安控、智能洗选、地面智能化场区等多方面系统阐述了智能化煤矿建设的主要技术、装备与软件平台。
据悉，上述报告通过分析黄陵矿业集团、神东矿区、兖矿集团、同煤集团、中煤集团、阳煤集团等大型煤业集团煤矿智能化发展现状、存在的问题与发展方向，介绍了不同省份、地区煤矿智能化发展相关政策，并提出煤矿智能化发展思路。与会专家指出，这份报告为我国煤矿智能化建设提供了范例和经验借鉴，也为相关设计研究、生产作业、经营管理、设备制造和人才培养提供参考。
标准与规范缺失等多题待解
但与会专家也指出，我国虽然在部分煤层赋存条件较优越的矿区实现了工作面“有人巡视，无人值守”的智能化开采，但相关技术尚难以直接应用于条件较复杂的煤层，存在研发滞后于企业发展需求、智能化建设技术标准与规范缺失、技术装备保障不足、研发平台不健全、高端人才匮乏等问题。
今年2月八部委出台《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，标志着煤矿智能化正式成为煤炭行业未来技术发展的主导方向。但随着实践不断深入，业界开始面临技术体系不够成熟，通信协议、数据接口难以统一，装备与控制、通信无法有效配套融合等一系列问题。
对此，天地科技股份有限公司开采设计事业部创新中心副主任任怀伟认为：“煤炭行业亟需一套全面、能够用于智能化煤矿建设实践的标准体系，明确智能化煤矿建设应该包含哪些内容、应用何种技术、适应何种地质条件、需要何种基础条件、遵循什么架构、按照什么步骤、采取什么规划等一系列问题，从而指导煤矿智能化的技术创新、应用推广与生态建设。”
会议还同期发布了《煤矿（井工）智能化标准体系》以及《智能化煤矿(井工)分类、分级技术条件与评价》和《智能化采煤工作面分类、分级技术条件与评价指标体系》两项通用基础标准。“在具体执行和建设过程中，煤矿企业对于怎样建设智能化煤矿、达到什么程度算是智能化煤矿是有困惑的，因此制定了两项通用基础标准。”任怀伟介绍。
将“卡脖子”难题清单变任务清单
“‘自主感知、泛在联接、数据驱动、智能开采’是煤矿智能化发展的未来图景。”中国煤炭工业协会副会长刘峰在会上指出，我国煤矿智能化发展目前尚处于示范培育阶段，煤矿智能化发展需因矿施策，示范先行，结合不同煤矿的煤层赋存条件和灾害特点，形成多种模式并存的智能化建设格局。
值得注意的是，目前我国煤矿智能化建设面临许多亟需解决的技术问题，关键核心技术有待加强攻关。对此，刘峰建议，现阶段要以智能装备和机器人研发为基础，以数据和算法为核心，全面提升矿井感知、数据处理、装备系统、智能控制等能力，突破煤矿智能化共性关键技术。
为加快构建煤矿智能化技术体系，王国法建议，一方面要建设完善煤矿智能化标准体系，加快核心技术攻关，积极推动智能煤矿新技术研发；另一方面，应建设一批高质量智能化煤矿示范样板，并建设智能绿色矿业与社会协调发展国家级试验区，建立基于新一代技术信息支撑的全国煤矿智能化平台，建立基于区块链的全国煤炭交易与产业协作智能平台。
中国煤炭科工集团副总经理刘见中同时指出，应从煤炭行业的急迫需要和长远需求出发，面向现场实际、前沿高端、面向核心以及矿工生命健康，把煤矿智能化的重大基础理论、应用基础、关键核心技术和“卡脖子”难题清单变成科技创新任务清单进行布局，全面提升煤矿智能化建设的技术装备供给能力。
此外，刘峰还强调，煤矿智能化发展还要注重基础理论研究，加强人才教育培养，并构建开放合作的创新生态。
国家能源集团《井工智能掘进工作面建设指南》（全文）
国家能源集团《井工智能掘进工作面建设指南》（全文）2021-03-21附件：.国家能源集团智能掘进建设指南.pdf
为贯彻国家发展改革委等八部委联合印发的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》、《我国煤炭行业高质量发展总体思路、目标方向、量化标准和重点举措研究》等国家相关政策，结合国家能源集团下发的《关于加快煤矿智能化建设的实施意见》及相关会议要求，特编制本指南。
01基本要求
巷道掘进应采用适应的全机械自动化作业技术装备，掘进速度满足矿共采掘接替要求；巷道超前探测优先采用智能钻探、物探等技术，掘进数据实现数字化分类与存储，具备三维地质建模功能；煤层条件适宜的掘进工作面，应优先采用掘、支、锚、运、破碎一体化成套技术与装备，通过掘进工作面远程集控平台，实现基于感知信息对掘进工作面进行远程集中控制。
02分级标准
智能化掘进工作面按技术装备水平分为：初级掘进设备+远程操控，中级掘支运平行作业+远程操控，高级自主掘进+多机协同+远程监控
03建设目标
到2022年底，集团公司所有井工掘进工作面100%实现智能化，初级148个，中级17个，高级0个。其中2021年建成智能化掘进工作面初级30个，中级8个，高级0个；2022年建成智能化掘进工作面初级118个，中级9个，高级0个。
04建设内容
（一）初级智能据进工作面
攻克自动截割、机械化钻锚、连续运输与远程控制等技术难题，提高掘进装备成套化水平，构建“掘进设备+远程操控”的初步智能化掘进模式。掘进工作面人数（转载点至迎头）不超过9人。
（1）巷道掘进过程全机械化作业，根据地质和工程技术等条件，确定合理的智能化掘进技术与装备。
（2）智能掘进系统相关装备满足下述要求：
a.掘进设备具备自动截割功能，实现远程遥控截割、工况在线监测及事故障诊断。
b.钻锚装备实现锚杆、锚索全断面机械化支护、具备顶板临时支护功能。
c.转载机组具备过载保护功能，能够实现多设备之间的信号交互和联锁控制；连采工作面配套的梭车鼓励采用变频驱动技术，具有声光报警功能。
d.带式输送机机尾具备自移和张力自动控制功能，多部带式输送机实现集中控制。
e.截割部和转载点具备完善的喷雾和高效除尘系统。
（3)掘进头和各转载点设置高清摄像仪，采集的视频信息满足远程监视与集控要求。
(4）掘进工作面配有可视化集控平台，具备视频监控功能，实现掘进设备的远程操控和运输设备的启停控制。
（二）中级智能工作面
进一步提高掘、支、锚、运、破成套掘进装备平行作业与协同控制能力，构建远程集控平台，形成不同类型掘进工作面“掘支运平行作业+远程集控”的智能快速掘进模式。
掘进工作面人数（转载点至迎头）不超过7人。
（1）巷道掘进过程基本实现自动化作业，以掘-锚平行作业、快速掘进为目标，确定合理的智能化掘进技术与装备。
（2）智能掘进系统相关装备满足下述要求：
a.掘进设备具备自动导航和自适应截割功能，纵轴式掘进设备具有仿形截割功能，满足远程集中操控的要求。
b.钻锚装备采用按钮式电液控钻机、锚索自动进给器等，具备半自动化钻锚、工况在线监测、故障诊断、锚固质量有检验等功能，积极探索钻锚和铺网一体化技术
c.转载机组具备防碰撞功能，连采工作面配套的梭车具备防溢防撒的智能连续装料功能，实现远程遥控功能；设备间具有相对位置定位功能，实现多设备之间的信号交互和协同控制功能。
d.带式输送机机尾自移、张力自动控制、多点驱动功率平衡功能，多部带式输送机实现可视化集中控制。
（3）掘进头和各转载点设置高清或红外摄像仪，具备AI功能，具有预测和分析功能。
（4）实现人员精确定位，具备危险区域人员接近识别与报警功能。
（5）掘进工作面建设可视化远程集控平台，集控平台具备单机可视操控、成套设备“一键启停”和多机协同控制、供配电、无线数据网络管理及远程集中控制等功能。
（三）高级智能工作面
建设自主导航、自主截割、自动钻锚、智能联动、精准执行的掘进机器人群，构建可视化远程监控平台，形成不同类型掘进工作面“自主掘进+多机协同+远程监控”的自主掘进模式。工作面作业人数不大于5人。
（1)巷道掘进过程实现掘进机器人群协同作业。
（2)智能掘进系统相关装备满足以下要求：
a.掘进设备应具备方向自感知、截割自适应、故障自诊断功能，实现自主截割、远程监控和智能联动。
b.钻锚装置具备自动铺网、自动定位、自动钻孔、自动注锚固剂、自动锚固锚杆（索）、锚固质量自检测等功能；实现整个锚杆作业流程的全自动化。
c.转载机组状态感知协同运行，连采工作面配套的梭车具备无人驾驶功能。
d.带式输送机采用伸缩机身、皮带架安装延伸技术、柔性连续运输等技术，实现智能连续转载运输。
e.掘进、锚护、转载、运输等设备具备完善的单机状态监测和故障自诊断功能，实现对各设备状态的实时监测和远程集中控制。
f.辅助作业鼓励采用机器人化作业装备，实现智能喷浆、辅助运输、风筒和管路延伸、电缆移设、巷道修复等环节的少人高效。
g.监控与故障诊断系统应具备对掘进工作面设备、环境（粉尘、瓦斯、水等）智能监测与数据智能分析决策功能，掘进工作面视频全覆盖，实现环境、设备、通信状态实时识别预警和设备故障预警。
（3）具备掘进工作面三维地质模型构建和自动修正功能，根据采集的掘进工作面环境（粉尘、瓦斯、水、有害气体)、视频监测和人员信息，对掘进工作面真实场景进行再现。
（4)探索建设掘进工作面三维远程可视化集控平台，具有设备“一键启停”、供配电、设备状态监控、视频监测、无线数据网络管理及单机可视操控、多机协同控制、远程集中控制和流程启停功能。
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全国矿山智能化采掘工作面超八百个已有二十九种煤矿机器人在矿井现场应用
过去，矿山工人身处地下几百米，不但劳动强度大、工作条件艰苦，还伴有透水等危险；如今，一个按钮、一句指令，就能实现远程作业。诸多改变的背后，是我国智能矿山建设的快速进步。在14日举行的应急管理部例行新闻发布会上，国家矿山安全监察局安全基础司司长孙庆国介绍了智慧矿山建设的最新进展。
数量快速增加。目前，全国智能化采掘工作面已达到813个，与2020年相比增加65%。其中采煤面为477个，与2020年相比增加43%；掘进面为336个，与2020年相比增加109%。已有29种煤矿机器人在370余处矿井现场应用。
创新加快发力。国内首台全断面矩形智能掘进机研制成功；自主研发先进的10米大采高智能化液压支架；井下探放水智能操作系统相继应用；露天煤矿无人驾驶车辆达到146台……一批智能矿山技术取得新进展。
政策支撑更足。国家矿山安全监察局联合有关部门出台《煤矿智能化建设指南（2021年版）》《“十四五”机器人产业发展规划》等政策，推动建设更多智能矿山。山西、内蒙古、山东、河南、陕西等14省份也先后出台文件，对智能矿山建设提供政策、资金、项目等支持。
标准日益完善。目前，国家矿山安全监察局已推动制定智能化控制系统、生产辅助系统等92个相关标准，并指导成立全国信标委大数据标准工作组矿山行业组，组织编制《智能化矿山数据融合共享规范》等，矿山智能化标准体系进一步完善。
此外，监管也更加高效。“我们大力推进信息化建设，将全国2611处正常生产建设的煤矿全部联网接入煤矿安全风险监测预警系统，实现了煤矿安全风险监测感知数据‘一张网’全覆盖。”国家矿山安全监察局法规科技司司长王端武说。
从实践看，推进智能矿山建设，有效帮助提升了矿山领域安全生产水平和保供能力。“今年1—2月，全国矿山事故下降46.8%。2021年，矿山事故起数和死亡人数同比分别下降16%和12.7%，煤矿百万吨死亡率创历史新低。值得一提的是，全国煤炭实现增产，同比增长5.7%。”国家矿山安全监察局副局长张昕说。
今年4月1日，修改后的《煤矿安全规程》将正式实施。王端武介绍，这是煤矿安全领域非常重要的一部部门规章，增加了积极推广煤矿自动化、智能化开采的要求。“我们会继续积极支持智能矿山建设，坚持用科技手段推动煤矿高质量发展。”（记者邱超奕）