王国法院士全面总结煤矿智能化最新技术进展

　　煤炭是我国一次能源中最经济、可靠的资源，煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。国家发展改革委、国家能源局等八部委联合发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》后，煤炭行业供给侧结构改革和高质量发展脚步逐步加快，人工智能、大数据、云计算、工业物联网等新一代信息技术与传统采矿专业深度融合，推动了整个煤炭行业科技发展与工程应用至新的阶段。

　　近日，王国法院士全面阐述了我国自2019年以来智能化煤矿建设最新进展、煤矿智能化技术最新研发成果、煤矿智能化技术“瓶颈”问题，并提出了井下车辆和机器人电动化、井下无线发射功率、5G煤矿应用场景与生态、透明地质模型、智能巨系统兼容协同等10个煤矿智能化技术发展方向及建设路径。相关研究成果以《煤矿智能化最新技术进展与问题探讨》为题发表于《煤炭科学技术》2022年第1期。

　　一、我国智能化煤矿建设最新进展情况

　　（一）建立了煤矿智能化基础理论体系

在2019年国家自然科学基金重点项目“数字煤矿及智能化开采基础理论研究”的支持下，相关学者开展了煤矿智能化基础理论的研究。通过构建煤矿数字逻辑模型、多源异构数据处理理论方法、复杂系统智能控制基础理论、智能化煤矿系统性维护及智能化开采基础理论体系，为煤矿智能决策、精确控制、可靠性保障奠定了理论基础。

　　（二）初步建立煤矿智能化标准体系

　　2020年初，煤矿智能化创新联盟发布了《煤矿智能化顶层架构与标准体系框架白皮书》，建立了体系性、继承性和前瞻性的煤矿智能化标准体系。煤矿智能化标准体系总体框架由通用基础、支撑技术与平台、煤矿信息互联网、智能控制系统及装备、安全监控及防控装备、生产保障6类标准组成。

　　（三）提出和实施分类分级智能化煤矿建设路径

　　煤矿智能化建设应结合煤矿具体建设基础、开采条件等制定切实可行的智能化建设方案，通过分类建设和科学顶层规划建设开发可迭代发展的系统架构，不断完善系统智能化，推进智能系统化，分阶段实现智能化煤矿初、中、高级建设目标。

　　（四）形成较为成熟的智能化高效开采模式

　　实现了薄煤层和中厚煤层工作面内无人操作远程控制采煤，厚煤层大采高和超大采高智能化开采，特厚煤层智能化综放开采。国家能源神东榆家梁煤矿在1.4 m以上煤层实现高质量智能化开采。神东上湾煤矿自2018年起研发应用8.8 m超大采高液压支架及成套装备取得成功。陕煤榆北矿业与天地科技等合作研发出10 m超大采高液压支架样机，目前正在推进10 m超大采高综采成套装备和技术应用。

　　（五）智能化煤矿建设示范取得成效

　　目前，全国生产煤矿共计3000多座，其中120万t以上煤矿1200余处，千万吨级煤矿44处。71处国家首批智能化示范建设煤矿中，井工矿66处，露天矿5处，智能化升级改造煤矿63处，新（改扩）建智能化煤矿8处。已建成500多个智能化工作面。形成了黄陵智能化煤矿建设模式，老矿区复杂条件智能煤矿建设模式，蒙、陕、晋千万吨级高强开采智能化煤矿建设模式等。

　　二、煤矿智能化技术最新研发成果

　　在“煤矿智能化技术最新研发成果”部分，王国法院士分别从智能化煤矿数字逻辑模型与数据推送策略、煤矿巨系统智能化架构与协同机制、5G＋智能化煤矿系统及应用场景、矿井4D-GIS地理信息系统系统、1.1m薄煤层硬煤大功率高效智能化开采成套技术与装备、“掘锚一体机＋锚运破＋大跨距转载” 远程控制智能快速掘进系统成套技术与装备、智能通风系统、井下锂电池驱动人车无人驾驶系统及智能调度系统、固定岗位无人值守系统9个方面做了详细介绍。

　　三、煤矿智能化技术“瓶颈”问题及解决途径

　　（一）井下车辆和机器人电动化问题

　　由于现阶段已经商品化的大容量锂电池还无法从根本实现不燃烧、不爆炸且大容量锂电池在爆炸性环境中应用的基础性研究还不充分，导致安全、便捷、高效的大功率供电问题已成为制约新能源运输车辆、井下机器人等装备研发应用的“卡脖子”技术。

解决途径和展望：近年来国家在推进煤矿装备智能化、减排低碳方面出台一系列鼓励政策，电动化是实现智能清洁矿山的必由之路。由于防爆标准、电池技术水平、批量化应用等多方面的原因，目前大容量锂电池是实现电动化的唯一途径。为保障使用安全，建议国家在政策保障、科研投入等方面给予支持，在防爆设计、井下充换电、隔爆新型材料、大数据远程监测与故障预警等方面开展专项研究，组织编制安全标准与技术规范，为矿用装备的绿色新能源化创造条件。

　　（二）井下无线发射功率问题