浅谈智能化矿井的发展前景

甘朝喜

云南煤矿安全监察局安全技术中心 云南 昆明 650255

摘要:本文通过对目前煤炭企业生产现状和煤矿装备发展情况分析调查，提出了未来矿井装备系统“信息化、自动化、智能化”的应用是煤矿发展的必然趋势，并通过深入调研、分析，提出了智能化矿井建设的先决条件和总体规划，并对实现智能化矿井建设后的前景进行分析和展望。

关键词:智能化；无人值守；减人提效；发展前景

1引言

矿井采矿行业作为传统的民生行业，由于其具有的高危性、复杂性等技术特点，一直都是学者们研究的重点。近几年，涌现了一部分智能化新型矿井，采用当前先进的技术和装备，其主要作业设备均实现了智能化、无人化操作。中国煤矿机械装备制造业通过不断创新，实现了从量变到质变的突破，推动了煤炭开采向智能化方向发展。矿井装备系统已达到了“人员少、效率高、故障低”这一高效管理水平，我们不难预见，高度自动信息化的智能矿井将成为煤矿发展的必然趋势。因此，智能化矿井建设将作为现阶段和今后煤矿装备的主要发展和研究方向。

2智能化矿井建设发展阶段讨论

随着新装备、新技术的不断推陈出新，煤矿智能化矿井会实现从手动/半自动控制——自动化、智能化控制——信息化、网络化这三个阶段转变。

第一阶段：淘汰落后设备和技术。目前大部分煤矿都存在的设备使用时间长，技术落后的问题，因此，这一阶段各煤矿企业首先要逐步淘汰更新传统的高能耗、高风险的设备，改造创新自动化、智能化的新技术，为智能化改造打好装备基础。

第二阶段：智能化改造阶段。在这一阶段，大部分煤矿均已经实现了装备更新，装备的智能化程度高，具备改造系统智能化改造基础，可以逐步对各个环节进行智能化改造，实现各系统的集中远程控制。

第三阶段：智慧矿山阶段。在煤矿企业实现智能化矿井建设后，可以引入“云服务”的互联网技术，实现智能化向信息化的转变，通过云网络，将矿井各项生产设备和各种业务相联系，最终实现管理信息化、生产自动化、人员最优化，达到监、管、控一体化，打造信息化、智能化、智慧化矿山。

3实现智能化矿井建设的先决条件

3.1装备本身智能化，实现硬件达标

要实现矿井装备系统无人化，首先要确保装备自身智能化，这是实现“无人化”的先决条件及硬性指标，为此，煤矿企业要积极调研，引进符合矿井实际的智能化设备，为实现“无人化”打好装备基础。

3.2矿井系统网络化全覆盖，实现软件达标

快速、可靠的网络和通信系统是矿井装备系统无人化的必要环节，要在井上下建立和覆盖环网系统来实现各项数据统一通信，实现地面与井下、采区到采区、办公网络与生产网络的远距离统一通信、网络互通，为实现无人化提供可靠的数据传输通道。

3.3打造专业化队伍，实现人才达标

随着智能化矿井建设的推进，高技能、高素质、年轻化的人才储备是煤矿持续发展的重要资源， 因此煤矿企业应积极培养和引进高素质人才，高标准打造专业化管理队伍、操作队伍、巡查队伍及检修队伍，实现人才专业化和优质化，为矿井装备系统无人化提供可靠的人才保障。

4 智能化矿井建设实施中存在的困难

4.1观念保守

一些企业在智能化矿井建设方面的观念比较保守，没能根据目前的市场环境和装备发展趋势，从长远考虑实现智能化矿井建设后带来的优势和效益，实施智能化矿井建设难度比较大。

4.2系统复杂、投入资金大

煤炭企业作为传统能源企业，有很大一部分煤矿都是经营了十几年甚至几十年的“老煤矿” ，矿井系统复杂，生产环节多，生产效率低，战线长、设备多，实施智能化矿井需要投入大量的资金，而且在短时间内无法收回效益。因此， 部分煤炭企业都持观望状态，在实施智能化矿井建设方面进展缓慢。

4.3 人员素质无法满足要求

随着矿井各系统智能化改造及投运，由于设备智能化程度高，技术先进，现有的人员已无法满足智能化操作和维护需求，需要培训一批专门的智能化操作及维护队伍。而在目前大形势下，煤炭开采作为高危行业，加之煤炭市场下滑，待遇不高，无法吸引更多的高学历、高技能、年轻化人才加入。

4.4部分智能化项目技术不成熟，存在技术难点

智能化矿井建设是最近这几年的才开始逐步兴起的，虽然发展势头猛，发展前景好，但是现阶段还处在初步实施阶段，在一些操作固定、简单，作业环境变化小的系统实施起来难度小，实施效果好。如煤矿主排水系统、供电系统等。而对于井下采掘系统，受地质条件复杂，工序环节多、现场不可控的变化多等因素的影响，对智能化的技术要求比较高，目前只能在符合要求的地质条件和环境中实施，无法进行大面积推广应用，需要在智能化开采和控制技术进一步成熟后方可逐步推广应用。

5智能化矿井建设的发展前景

对于大多数矿井来说，智能化矿井建设是一项投入资金大、跨越时间长、涉及范围广、技术难度大的大型环节改造工程。因此，要想稳定高效的实施智能化矿井建设，必须结合矿井实际，制定切实可行的实施规划。

通过对目前煤矿装备发展趋势进行分析，结合目前矿井智能化总体实施情况，我认为智能化矿井建设项目的未来发展前景，要基于以下五个基本原则稳步推进，那就是：“经济合理、安全可靠”、“环网升级、打好基础”、“由易到难、分步推进”、“局部试点、逐步实施”、“先独立、后集成”。

5.1经济合理、安全可靠

在满足“无人值守”功能及安全生产的前提下，尽可能简化系统设备数量和流程环节，减少不必要的功能和操作，以达到系统设备安全稳定，操作简便，维护量少、故障率低，节省资金投入的目的。

5.2环网升级、打好基础

兵马未动，粮草先行。要想保障智能化设备的稳定快速运行，首先要打造一条连接各设备的“高速公路” 。快速、稳定的矿井网络系统就是实现各设备和系统连接的“高速公路” ，要对矿井以太环网进行升级改造，为矿井智能化建设打好基础。

5.3由易到难、分步推进

根据设备使用情况，先对自动化智能化程度高的、工作环境稳定、变化环节少、无人化改造难度小的系统进行无人化改造（如压风系统、紧急避险系统、瓦斯抽放系统、排水系统、供电系统等） ，再逐步积累经验，对自动化程度低、工作环境变化大、改造难度大的系统（如综采工作面、 综掘工作面等）进行无人化改造。

5.4 局部试点、逐步实施

针对使用数量多、功能相同、分布广的系统（如掘进工作面的“三专、两闭锁”） ，先选择一个合适的变电所或掘进头作为无人化改造试点，同时建立一个集中控制平台的框架，为后续各个设备投入改造打好基础，再根据应用情况，逐步进行无人化改造全覆盖。

5.5 先独立、后集成

首先要完成各子系统的智能化改造并投运，建立综合智能化集中控制中心，逐步将各子系统接入，以实现各子系统的集中监控，最终实现管理信息化、生产自动化、人员最优化，达到监、管、控一体化，打造信息化、智能化、智慧化矿山。

6煤矿企业实现智能化矿井后的优势

6.1 减少成本投入

煤矿装备系统实现无人化后，工作岗位实现了精简、 优化， 煤矿作业人员将逐步由“多而庸”变为“少且精”， 工作内容由“体力活”变为“脑力活” ，大大减少了人员成本的投入，降低了工人劳动强度，实现了“减员提效”，而且从根本上缓解了矿井人员短缺的压力。而且一些井下采矿机器人的协助使用，帮助采矿施工操作的技术水平明显提升，施工精度得到保障，对很多复杂、危险的施工内容也能够派遣机器人来完成。

6.2 提高安全系数

煤矿装备系统实现无人化后，随着装备自动化程度的提高，作业环节的简化，作业岗位的精简以及作业人员的减少，大多数危险的作业环节可由设备自动完成，大幅度减少了井下高危险岗位的用人，做到“无人则安，人少则安”，从根本上消除了因人为因素带来的安全隐患，降低了事故率。智能化矿井建设是煤矿行业实现安全操作的必然发展阶段。使用智能化手段，结合遥感技术、GPS定位技术、三维激光检测技术等高科技技术手段在矿井中的应用，实现远程对井下采矿的监控，建立起自动化、智能化、安全化的煤矿矿井建设模式。

6.3 改善企业面貌

随着矿井装备由落后、低效到智能化、自动化、无人化的逐步转变，人们对煤矿的认识也会有一个大的转变，煤矿将呈现一个崭新面貌，煤矿工作将不再是一个工作环境差，安全系数低，人员素质低，劳动强度大的艰苦岗位，而会变成一个工作环境舒适、安全，设备操作智能化，操作人员精英化的优势岗位，能更加吸引专业强、技术精、知识化、年青化的人员投身煤炭事业。

7结语

综上所述，随着煤矿装备自动化和智能化程度的越来越高，未来矿井装备系统无人化的应用是煤矿矿井智能化发展的必然趋势。煤矿装备系统将严格践行“智能化换人，自动化减人，无人化保安全”的根本原则。在煤矿生产过程中，设备的不安全状况、环境环境的不安全状态、人的不安全行为这三个因素中，人的不安全行为导致发生事故的概率最高，随着矿井智能化的推进，井下现场作业人员大幅减少，也就极大地减少了不安全因素，为遏制煤矿重特大安全事故提供了可靠保障，也降低了井下作业现场零星安全事故的发生，大幅降低煤炭生产百万吨死亡率，同时极大地提高了生产效率，彻底改变“煤矿生产安全状况差、从业从人员技能低、劳动强度大、技术含量低、生产率不高”的传统认识，以保障矿井采矿安全、高效、智能化矿井的目标全面推进，现实煤炭生产智能、安全、高效跨越性发展。

参考文献

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3. 王冲.我国小煤炭企业绿色发展策略研究[D].阜阳师范学院，2018.

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