如何正確認(rèn)識(shí)我國(guó)煤礦智能化？
這是一篇從網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)載的文章，我們沒(méi)有找到具體的署名作者，不過(guò)大致代表了當(dāng)下關(guān)心煤礦發(fā)展的一部分人的意見(jiàn)。這些意見(jiàn)比較中肯，但我們也認(rèn)為存在不足。中肯的是目前煤礦智能化確實(shí)過(guò)熱，有一些浮躁在內(nèi);不足的是，意見(jiàn)沒(méi)有太多新意，而且如同“煤礦智能化”浮躁一樣，意見(jiàn)本身也有些浮躁。
我們始終認(rèn)為，國(guó)內(nèi)對(duì)于煤礦智能化不能一味地用過(guò)于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)者態(tài)度去考量。它其實(shí)就是一個(gè)概念和方向，是產(chǎn)業(yè)向前的一個(gè)指引。就如同自動(dòng)駕駛一樣，現(xiàn)在市面上所有科技公司幾乎都沒(méi)有實(shí)現(xiàn)較為理想的L4，最具代表性的特斯拉也是事故頻出。但你不能說(shuō)自動(dòng)駕駛的方向不對(duì)，也不能全盤否定自動(dòng)駕駛企業(yè)的自動(dòng)駕駛技術(shù)，畢竟大家都還在朝著一個(gè)方向去努力。
世上從來(lái)不缺批評(píng)者，缺的是解決問(wèn)題的人?，F(xiàn)在業(yè)內(nèi)很多關(guān)心產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人都在提一些意見(jiàn)，事實(shí)上大同小異，這其中也包括很多從事智能化推廣的局內(nèi)人。這說(shuō)明大家對(duì)于問(wèn)題本身的認(rèn)識(shí)是有共識(shí)的，關(guān)鍵在于如何去攻破，而這個(gè)解決問(wèn)題的時(shí)間差才是真正的矛盾所在。
我們認(rèn)為，如果以理論標(biāo)準(zhǔn)去考量煤礦智能化，那迎面潑來(lái)的必定都是冷水。如果稍稍寬容些可以看到，智能化的推廣讓這個(gè)產(chǎn)業(yè)真正活躍起來(lái)了。包括華為在內(nèi)的不少頂級(jí)科技公司開(kāi)始主攻煤炭板塊，在以前不敢想;各大礦山無(wú)論是否政策引導(dǎo)，都在積極推動(dòng)智能化，其對(duì)科技創(chuàng)新的熱情，恐怕也是前所未有的。
那么我們認(rèn)為智能化存在哪些問(wèn)題?我們同意本文及很多專家學(xué)者的意見(jiàn)。我們的特點(diǎn)——好面子，所有材料里幾乎只有經(jīng)驗(yàn)沒(méi)有教訓(xùn)。教訓(xùn)太尷尬，只能打落牙齒和血吞，自己知道就完事兒了。所以很難讓人看到科研的艱辛，大家習(xí)慣了榮譽(yù)和掌聲。我們認(rèn)為的一個(gè)重要原因是行業(yè)的潤(rùn)滑作用缺失。首先，政府不可能像推動(dòng)航天科技一樣大包大攬，那么在一些核心環(huán)節(jié)就需要政府和社會(huì)力量共同來(lái)推動(dòng)，比如標(biāo)準(zhǔn)的制定、人才的培養(yǎng)、模式的創(chuàng)新等?，F(xiàn)在行業(yè)里有很多聯(lián)盟機(jī)構(gòu)，但都沒(méi)有真正聯(lián)合起來(lái)去解決共性問(wèn)題，還是各自為戰(zhàn)。要么是大企業(yè)的附庸，要么是虛設(shè)的機(jī)構(gòu)。我們所認(rèn)為的聯(lián)盟，應(yīng)該是產(chǎn)業(yè)鏈上產(chǎn)學(xué)研用一條線的集合，大家相互銜接，互為所需。如果都是市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，如何聯(lián)盟?如何圍繞一個(gè)目標(biāo)共同發(fā)力?這一點(diǎn)上社會(huì)組織的效用就無(wú)法為產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)應(yīng)有的力量。其次是行業(yè)的自律作用。首臺(tái)、首套、首次、首個(gè)、首款……這些創(chuàng)新的名詞目前似乎沒(méi)有了限制。本應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)鑒定，要么缺位，要么缺乏公信力。最后，我們認(rèn)為，智能化推崇“少人無(wú)人”，但其內(nèi)核還是“以人為本”。一方面智能化真正解放了工人才算達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，另一方面包括轉(zhuǎn)崗、培訓(xùn)、高級(jí)人才培養(yǎng)和儲(chǔ)備這些“人事”配套解決了，才算奠定了智能化的基礎(chǔ)。
以上僅為意見(jiàn)，不喜勿噴。竭誠(chéng)歡迎大家和我們積極聯(lián)系，探索通過(guò)自媒體平臺(tái)的資源聚集效應(yīng)，拓展行業(yè)合作，推動(dòng)科技傳播及技能人才培養(yǎng)等多方面工作!
我國(guó)是世界上最早認(rèn)識(shí)和使用煤的國(guó)家，有悠久的歷史。成書(shū)于公元前5世紀(jì)的《山海經(jīng)·五藏山經(jīng)》，已有關(guān)于煤的記載，而在西方關(guān)于煤的最早文字記載始于公元315年，比我國(guó)晚了近800年。
煤炭發(fā)展至今，開(kāi)采方式也已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。
01
煤炭開(kāi)采歷程
相關(guān)資料記載，中國(guó)古代采煤技術(shù)大多用掏槽的方法。先以手鎬在工作面煤壁下部開(kāi)一橫槽,促使煤層產(chǎn)生裂隙，再用錘楔在上部敲鑿,使煤塊崩落。特厚煤層不能用全采高同時(shí)采出，采用分期開(kāi)采法，先采出其中一部分，隨即充填，待過(guò)若干時(shí)間，采空部周圍巖石的壓力使未采煤層移動(dòng)，密合壓實(shí)，再行開(kāi)采。
1840年鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)以后，中國(guó)的門戶被迫開(kāi)放，進(jìn)入了半封建半殖民地社會(huì)，開(kāi)始出現(xiàn)近代航運(yùn)業(yè)和機(jī)器工業(yè)，需要大量煤炭，而舊式手工煤窯生產(chǎn)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)需要，因此，清廷洋務(wù)派積極醞釀引進(jìn)西方先進(jìn)的采煤技術(shù)和設(shè)備，近代煤礦開(kāi)始出現(xiàn)。
1894年中日甲午戰(zhàn)爭(zhēng)之后，中國(guó)國(guó)勢(shì)益衰，列強(qiáng)乘勢(shì)接踵而來(lái)，外國(guó)資本大量侵入中國(guó)煤礦。1898年4月，中德簽訂的《膠澳租借條約》規(guī)定：“德國(guó)在山東境內(nèi)自膠州灣修筑南北兩條鐵路，鐵路沿線兩旁各三十華里(15km)以內(nèi)的礦產(chǎn)，德商有開(kāi)采權(quán)。”此后，英、俄、法、日相繼攫得了類似的權(quán)利。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從1895～1912年間，帝國(guó)主義攫取中國(guó)煤礦權(quán)的條約、協(xié)定和合同共42項(xiàng)(包括其他礦藏)，涉及遼、吉、黑、滇、桂、川、皖、閩、黔、魯、浙、晉、冀、熱、豫、鄂、藏、新等19省。開(kāi)辦了開(kāi)平、灤州、焦作、孟縣、平定州(現(xiàn)平定縣)、潞安、澤州、平陽(yáng)府屬煤礦、本溪湖、臨城等規(guī)模較大的煤礦。外資煤礦的產(chǎn)量占中國(guó)當(dāng)時(shí)近代煤礦總產(chǎn)量的83.2%，基本上控制了中國(guó)的煤炭工業(yè)。帝國(guó)主義的侵略激起了中國(guó)人民的反抗，從1903年起，掀起了收回礦權(quán)運(yùn)動(dòng)，1911年達(dá)到高潮。中國(guó)的愛(ài)國(guó)紳商，不滿利源外流，在人民開(kāi)展收回礦權(quán)的斗爭(zhēng)的運(yùn)動(dòng)中，集資開(kāi)辦了一批煤礦。官僚買辦見(jiàn)開(kāi)煤礦有利可圖，不愿坐失良機(jī)，亦想方設(shè)法開(kāi)辦煤礦。于是，從1895～1936年中國(guó)近代煤礦呈現(xiàn)出發(fā)展的趨勢(shì)。
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1937年“七•七”事變后，日本帝國(guó)主義侵占了我國(guó)的絕大多數(shù)煤礦，包括外資經(jīng)營(yíng)的，都陸續(xù)被其霸占，開(kāi)采方式完全是掠奪性的。從1931～1945年，日本共霸占我國(guó)大小煤礦200多處，掠奪煤炭4.2億噸，被其破壞的煤炭資源不計(jì)其數(shù)。
抗日戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，國(guó)民政府資源委員會(huì)直轄煤礦29處，還采取資助經(jīng)費(fèi)等辦法，鼓勵(lì)私人開(kāi)辦煤礦，共59處，年總產(chǎn)量約為600多萬(wàn)噸。在解放區(qū)，也辦了一些小煤窯，供當(dāng)?shù)剀娒褡魅剂?。?jù)戰(zhàn)后統(tǒng)計(jì)，晉、察、冀邊區(qū)共有小煤窯473個(gè)，日產(chǎn)煤炭共計(jì)2739噸。
1945年抗日戰(zhàn)爭(zhēng)勝利后，日本霸占的煤礦小部分由解放區(qū)人民政府接管，大部分被國(guó)民黨政權(quán)接管。解放戰(zhàn)爭(zhēng)初期，受政治、軍事形勢(shì)多變的影響，有些煤礦幾經(jīng)易手，處于停產(chǎn)或半停產(chǎn)狀態(tài)。1947年以后，國(guó)民政府逐步崩潰，直到1949年新中國(guó)誕生，這些煤礦才陸續(xù)回到人民政府手中，但已遭到嚴(yán)重的破壞。
1953年，我國(guó)開(kāi)始了發(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè)的第一個(gè)五年計(jì)劃，為了保證鋼鐵基地?zé)捊褂妹海鉀Q華東地區(qū)缺煤和逐步改善煤礦布局等的需要，“一五”期間，重點(diǎn)擴(kuò)建了15個(gè)老礦區(qū)，同時(shí)開(kāi)始了10個(gè)新礦區(qū)的建設(shè)。煤炭產(chǎn)量從1949年的3243萬(wàn)噸上升到1957年的13073萬(wàn)噸,提高4倍以上。與此同時(shí)，為了適應(yīng)煤礦生產(chǎn)建設(shè)的需要，逐步組建了地質(zhì)勘探、煤礦設(shè)計(jì)、建井施工等配套的專業(yè)隊(duì)伍。1955年7月又正式成立了煤田地質(zhì)勘探、設(shè)計(jì)管理和基本建設(shè)三個(gè)總局，進(jìn)一步加強(qiáng)了領(lǐng)導(dǎo)，強(qiáng)化了技術(shù)和隊(duì)伍的培訓(xùn)工作，為以后煤炭工業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放40年的發(fā)展，我國(guó)煤礦實(shí)現(xiàn)了從普通機(jī)械化、綜合機(jī)械化到自動(dòng)化的跨越，并開(kāi)始向智能化邁進(jìn)。
02
什么是煤礦智能化
煤礦智能化是非常復(fù)雜的巨系統(tǒng)，其總體架構(gòu)包括8大智慧系統(tǒng):①地下精準(zhǔn)定位導(dǎo)航系統(tǒng);②隨掘隨采精準(zhǔn)探測(cè)地質(zhì)信息系統(tǒng);③智能快速掘進(jìn)和采準(zhǔn)系統(tǒng)，礦井通風(fēng)、供排水、主副運(yùn)智能系統(tǒng);④工作面智能開(kāi)采系統(tǒng);⑤危險(xiǎn)源智能預(yù)警與災(zāi)害防控系統(tǒng);⑥礦井全工位設(shè)備設(shè)施健康智能管理系統(tǒng);⑦煤礦地面分選運(yùn)銷與生態(tài)建設(shè)智能系統(tǒng);⑧煤礦物聯(lián)網(wǎng)綜合智能管理系統(tǒng)。當(dāng)前全國(guó)建立了200個(gè)工作面智能開(kāi)采系統(tǒng)。
03
為什么要發(fā)展煤礦智能化?
一、提高行業(yè)安全生產(chǎn)水平
我國(guó)“富煤、貧油、少氣”的能源格局，決定了在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，煤炭仍將在我國(guó)一次能源消費(fèi)中占據(jù)較大比例，主體能源地區(qū)很難動(dòng)搖。而通過(guò)科技進(jìn)步可以有效消除煤炭生產(chǎn)、利用環(huán)節(jié)的負(fù)效應(yīng)，降低煤炭行業(yè)事故發(fā)生率，對(duì)提高煤炭行業(yè)整體發(fā)展水平作用明顯。
二、市場(chǎng)空間巨大
存量煤礦進(jìn)行改造實(shí)現(xiàn)全面智能化單礦一般需要投資5-10億元。新建煤礦建設(shè)智能化系統(tǒng)需在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備投入的基礎(chǔ)上增加30%。考慮到我國(guó)存量5000余座煤礦以及未來(lái)產(chǎn)能置換新建煤礦，煤礦智能化將打開(kāi)煤機(jī)智能制造領(lǐng)域萬(wàn)億級(jí)的市場(chǎng)。從上游智能化煤機(jī)制造企業(yè)的調(diào)研情況來(lái)看，當(dāng)前供給端產(chǎn)能跟不上需求的增長(zhǎng)，可以預(yù)見(jiàn)的是煤機(jī)智能制造將迎來(lái)一輪爆發(fā)性增長(zhǎng)期。因此，智能化、機(jī)械化、無(wú)人化開(kāi)采是我國(guó)煤炭發(fā)展的必經(jīng)之路。
04
中西方煤礦智能化差異
一、西方國(guó)家煤礦智能化歷程
目前，在以“智能化”為核心的綜采工作面開(kāi)采技術(shù)方面，美國(guó)、德國(guó)和澳大利亞的煤炭企業(yè)發(fā)展較早，綜采工作面智能化的研究取得了一定的成功，通過(guò)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、采煤機(jī)記憶截割技術(shù)、電液控制技術(shù)和變頻軟啟動(dòng)技術(shù)等，在地質(zhì)條件好的中厚煤層實(shí)現(xiàn)了工作面3~5人的全自動(dòng)化割煤，并探索實(shí)現(xiàn)工作面無(wú)人的智能化開(kāi)采。
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20世紀(jì)90年代以來(lái)，美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、澳大利亞等國(guó)開(kāi)始著手研究自動(dòng)化綜采關(guān)鍵技術(shù)，并取得了一些顯著性的成果。德國(guó)DBT公司成功的研制了基于PM3電液控制系統(tǒng)的薄煤層全自動(dòng)化綜采系統(tǒng)。美國(guó)JOY公司開(kāi)發(fā)了基于計(jì)算機(jī)集成的薄煤層少人操作切割系統(tǒng)。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)外煤礦開(kāi)采追求“安全、高效、簡(jiǎn)單、實(shí)用、可靠、經(jīng)濟(jì)”的原則，其智能開(kāi)采的技術(shù)思路是:通過(guò)鉆孔地質(zhì)勘探和掘進(jìn)相結(jié)合的方式，描繪工作面煤層的賦存分布，通過(guò)陀螺儀獲知采煤機(jī)的三維坐標(biāo)，兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)工作面的全自動(dòng)化割煤。該思路可避開(kāi)煤巖識(shí)別難題，以地質(zhì)條件為載體，頂層規(guī)劃自動(dòng)化采煤過(guò)程。
二、我國(guó)煤礦智能化進(jìn)程
我國(guó)對(duì)煤炭智能化開(kāi)采技術(shù)及裝備的研究起步較晚，2007年才研制出首套國(guó)產(chǎn)電液控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品的替代，奠定了綜采自動(dòng)化系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化的基礎(chǔ)。近10年來(lái)，我國(guó)加大了投入力度，國(guó)家、重點(diǎn)產(chǎn)煤省區(qū)和企業(yè)紛紛出臺(tái)相關(guān)政策支持煤礦智能化建設(shè)。相關(guān)資料顯示，2019年至今，國(guó)家煤監(jiān)局、國(guó)家能源局，山西、河南、山東、貴州等省區(qū)，以及神華、陜煤、兗礦、平煤等重點(diǎn)企業(yè)紛紛出臺(tái)了相關(guān)政策，大力推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)。到2021年，全國(guó)將建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦，初步形成煤礦開(kāi)拓設(shè)計(jì)、地質(zhì)保障、生產(chǎn)、安全等主要環(huán)節(jié)的信息化傳輸、自動(dòng)化運(yùn)行技術(shù)體系，基本實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作面減人提效、綜采工作面內(nèi)少人或無(wú)人操作、井下和露天煤礦固定崗位的無(wú)人值守與遠(yuǎn)程監(jiān)控。到2025年，大型煤礦和災(zāi)害嚴(yán)重煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化。
05
中西方煤礦智能化差距
我國(guó)煤礦工業(yè)機(jī)械化經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展，目前機(jī)械化程度已經(jīng)達(dá)到78.5%，為煤礦智能化的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。但就算信息化發(fā)展比煤礦信息早了幾十年的其他制造行業(yè)，到現(xiàn)在也只是實(shí)現(xiàn)單個(gè)車間、單個(gè)生產(chǎn)線的智能，也并未完全形成智能化管理體系，因此，北京大學(xué)博導(dǎo)毛善君曾說(shuō)：“煤礦智能化建設(shè)不亞于衛(wèi)星上天、蛟龍入海。”我們需要清晰的認(rèn)識(shí)到中西方煤礦智能化的差距。
一、科技創(chuàng)新能力落后
發(fā)展煤礦智能化不亞于攻克5G網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)，因?yàn)槊旱V智能化所涉及的面更廣，它不但涉及到網(wǎng)絡(luò)技技術(shù)，還涉及到采、掘、機(jī)、運(yùn)、通、安全環(huán)境管理的方方面面，同時(shí)，由于井下環(huán)境的特殊性，其它行業(yè)應(yīng)用成熟的技術(shù)到煤礦都有其不適應(yīng)性，所以，煤礦智能化建設(shè)應(yīng)該從理論的指導(dǎo)，到技術(shù)的突破，再到產(chǎn)品的定型，都有一個(gè)反復(fù)實(shí)踐的復(fù)雜過(guò)程，這也是為什么國(guó)家8部委要求到2035年實(shí)現(xiàn)煤礦智能化了。
然而，從國(guó)家8部委下發(fā)《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》的通知僅僅半年時(shí)間，各類煤礦智能化仿佛如雨后春筍一樣，遍地開(kāi)花。我們常說(shuō)：“看景，不如聽(tīng)景。”真正了解現(xiàn)場(chǎng)的都知道是怎么回事，舉一個(gè)例子，年前，“煤礦機(jī)器人”炒的異常火熱，從字面上理解“煤礦機(jī)器人”應(yīng)該是一臺(tái)科技含量很高的智能化融合體，然而，這些所謂的“煤礦機(jī)器人”在申辦礦用產(chǎn)品許可證時(shí)，被國(guó)家相關(guān)部門定義為了“巡檢裝置”，“煤礦機(jī)器人”與“巡檢裝置”天壤之別，想想就知道與國(guó)家要求的煤礦智能化還有多大的差距了。
煤礦智能化建設(shè)是構(gòu)建國(guó)家煤炭數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，煤礦智能化大到國(guó)家對(duì)煤炭市場(chǎng)的宏觀調(diào)控，小到煤礦對(duì)一個(gè)人、一臺(tái)設(shè)備、一天生產(chǎn)的微觀管控都都應(yīng)在煤礦智能化體系里有具體的體現(xiàn)，可以說(shuō)煤礦智能化就是一套點(diǎn)、線、面高度融合的有機(jī)體系，是以點(diǎn)帶線、以線帶面，牽一發(fā)而動(dòng)全身的邏輯關(guān)聯(lián)體系，所以，煤礦智能化體系的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系是支撐了煤礦智能化體系的關(guān)鍵，數(shù)據(jù)的唯一性和準(zhǔn)確性是檢驗(yàn)煤礦智能化建設(shè)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。
然而，我們看到一些所謂煤礦智能化平臺(tái)，缺失恰恰是數(shù)據(jù)的唯一性和準(zhǔn)確性，有這樣一個(gè)平臺(tái)，竟然出現(xiàn)了煤礦兩天停產(chǎn)檢修期間煤礦沒(méi)有生產(chǎn)、沒(méi)有產(chǎn)量、銷售正常，而庫(kù)存不減反增的怪事，從這可以看出平臺(tái)連基本的邏輯關(guān)系都沒(méi)有，你能說(shuō)遍地開(kāi)花的煤礦智能化又是什么?煤礦智能化技術(shù)已不是一個(gè)簡(jiǎn)單的煤礦自身問(wèn)題，它是一個(gè)多學(xué)科的科技難題，煤礦智能化技術(shù)難題的科研攻關(guān)應(yīng)該由國(guó)家相關(guān)部門牽頭，進(jìn)行統(tǒng)一頂層設(shè)計(jì)、統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范要求，并組織科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行攻關(guān)，破解這一難題。
而現(xiàn)在，凡是涉及到煤礦專業(yè)的院校及各家公司，對(duì)全國(guó)4600家煤礦進(jìn)行地盤瓜分，他們沒(méi)有統(tǒng)一的頂層設(shè)計(jì)、沒(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范要求，各自為戰(zhàn)，這樣，怎能實(shí)現(xiàn)煤礦智能化?又怎能實(shí)現(xiàn)煤炭數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展?看看華為，集中了幾萬(wàn)名的科技人員攻克5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵底層核心技術(shù)，再看看“北斗導(dǎo)航、衛(wèi)星研究、蛟龍入海”那一家不是集萬(wàn)余名的科技人員從底層數(shù)據(jù)研究開(kāi)始，才有了領(lǐng)先于世界的功績(jī)。煤礦智能化沒(méi)有捷徑可走，前面的道路荊棘坎坷，需要我們煤炭人不懈努力去攻克一道道技術(shù)難關(guān)，而不是誰(shuí)的聲音大，誰(shuí)就能夠占領(lǐng)煤礦智能化這個(gè)市場(chǎng)，也許你得一時(shí)之勢(shì)，沒(méi)有突破煤礦智能化的核心技術(shù)，去敷衍煤礦，那么，今后，你將會(huì)面臨潰口決堤，一瀉千里，失去煤礦對(duì)你的信任。
二、不同于西方以露天開(kāi)采為主，井工煤礦地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜
2019年，全國(guó)煤炭產(chǎn)量38.46億噸，占世界煤炭產(chǎn)量的47.3%，其中地下開(kāi)采比例高達(dá)85%，是世界上煤炭產(chǎn)量和地下開(kāi)采占比最高的國(guó)家。據(jù)王國(guó)法院士介紹，我國(guó)煤礦巷道掘進(jìn)的機(jī)械化程度約為60%，普遍存在采掘失衡、掘支失衡等問(wèn)題，巷道掘進(jìn)智能化尚處于起步階段，主要表現(xiàn)在：掘進(jìn)工作面空間狹小、作業(yè)工序復(fù)雜，掘、支、錨、運(yùn)協(xié)同作業(yè)困難;截割與支護(hù)設(shè)備的可靠性、適應(yīng)性有待提高;強(qiáng)干擾、高粉塵、狹長(zhǎng)作業(yè)空間難以實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)設(shè)備的定姿、定位;智能化快速掘進(jìn)相關(guān)技術(shù)與裝備投入低，技術(shù)進(jìn)步緩慢。同時(shí)綜放工作面智能化放頂煤技術(shù)一直未能有效突破，智能化開(kāi)采技術(shù)對(duì)復(fù)雜煤層條件的適應(yīng)性差，綜采設(shè)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;工作面上各類傳感器、攝像頭等相關(guān)感知信息的有效利用率較低，工作面設(shè)備的智能決策能力有待提升。
井工煤礦發(fā)展智能化不同于露天，露天煤礦智能連續(xù)作業(yè)，可以采用大型剝離機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、移動(dòng)式帶式輸送機(jī)等大型裝備，但在井工煤礦，尤其是像貴州這類地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、單礦產(chǎn)能較低、煤層傾角大的煤礦，對(duì)于智能化設(shè)備的運(yùn)用更需要因地制宜。
三、人工智能產(chǎn)業(yè)人才總量不足
同樣值得關(guān)注的是人才方面的問(wèn)題。智能化人才培養(yǎng)涉及人工智能、信息通信等多個(gè)學(xué)科，技術(shù)更新速度快，學(xué)科交叉跨度大，相關(guān)高校在師資力量、配套教材、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面明顯不足而且行業(yè)企業(yè)尚不能滿足高校在校生的實(shí)習(xí)和實(shí)踐需要，影響著智能化人才培養(yǎng)的水平和進(jìn)度。
目前我國(guó)人工智能產(chǎn)業(yè)人才總量不足，高端數(shù)據(jù)科學(xué)家嚴(yán)重匱乏，煤炭企業(yè)人才流失嚴(yán)重，行業(yè)高等學(xué)校部分專業(yè)招生困難，煤礦采掘一線招工接替問(wèn)題凸量。專業(yè)人才缺口巨大，嚴(yán)重影響著煤礦智能化的發(fā)展。
對(duì)此要大力養(yǎng)青年煤炭科技人才，科技工作者要自覺(jué)的投身基層、投身生產(chǎn)一線，從基層鍛煉自己，錘煉意志和實(shí)踐能力，要大力培養(yǎng)年輕的科技工作者，這是實(shí)現(xiàn)十四五時(shí)期煤礦智能化發(fā)展的一個(gè)重要支撐。
四、智能化煤礦投入保障不足
煤礦智能化建設(shè)需要較大的資金投入，但是一些效益較差的企業(yè)智能化發(fā)展資金不足，特別是短期收益不明顯，影響企業(yè)投入的決心，主要表現(xiàn)在：(1)煤礦智能化投入整體強(qiáng)度仍然偏低，企業(yè)間差距較大;(2)煤礦智能化短期主要表現(xiàn)為安全效益，經(jīng)濟(jì)效益不顯著;(3)智能化煤礦運(yùn)營(yíng)過(guò)程中形成的大量數(shù)據(jù)資源價(jià)值尚未得到充分挖掘;(4)缺少客觀、專業(yè)、真實(shí)反映煤礦智能化投入與效益的評(píng)價(jià)方法。
06
如何發(fā)展我國(guó)煤礦智能化?
一、正確認(rèn)識(shí)煤礦智能化地位
國(guó)家煤監(jiān)局從2015年開(kāi)始抓煤礦“四化”(機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化和智能化)建設(shè)，專門開(kāi)展了“機(jī)械化換人、機(jī)器人作業(yè)、自動(dòng)化減人”科技強(qiáng)安專項(xiàng)行動(dòng)。5月在陜西黃陵召開(kāi)全國(guó)煤礦自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)。2016年國(guó)家發(fā)改委將煤炭智能化開(kāi)采列為重點(diǎn)研究方向，國(guó)家能源技術(shù)創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016—2030年)將煤礦智能化開(kāi)采作為重點(diǎn)研發(fā)任務(wù)，明確提出2030年重點(diǎn)煤礦區(qū)基本實(shí)現(xiàn)工作面無(wú)人化開(kāi)采。2018年7月國(guó)家煤監(jiān)局在山西潞安集團(tuán)召開(kāi)“全國(guó)煤礦安全基礎(chǔ)建設(shè)推進(jìn)大會(huì)”。2019年1月，發(fā)布《煤礦機(jī)器人重點(diǎn)研發(fā)目錄》，同年8月在世界機(jī)器人大會(huì)上，專門設(shè)立了煤礦機(jī)器人專題論壇。近五年來(lái)，國(guó)家發(fā)改委、煤監(jiān)局一直在煤礦智能化領(lǐng)域做一些推進(jìn)和嘗試。
各產(chǎn)煤省、職能部門應(yīng)正確認(rèn)識(shí)我國(guó)發(fā)展煤礦智能化的趨勢(shì)，并加以行動(dòng)。結(jié)合自身實(shí)際情況，加快推進(jìn)煤礦智能化進(jìn)程。
截至目前，已經(jīng)有內(nèi)蒙、山西、貴州、安徽、山東、河南等省區(qū)出臺(tái)明確的煤礦的智能化發(fā)展方案。
山西?。阂渣c(diǎn)帶面提升智能化水平
山西省在全國(guó)率先頒布了《山西省智能煤礦建設(shè)指導(dǎo)規(guī)范》，出臺(tái)了《山西省煤礦智能化建設(shè)實(shí)施意見(jiàn)》。
山西省推動(dòng)大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合應(yīng)用，助力自動(dòng)化向智能化轉(zhuǎn)變，推動(dòng)中國(guó)移動(dòng)5G智慧礦山聯(lián)盟在山西成立。在陽(yáng)煤集團(tuán)新元煤礦建成國(guó)內(nèi)首座5G煤礦的基礎(chǔ)上，同煤集團(tuán)塔山煤礦等4個(gè)煤礦陸續(xù)實(shí)現(xiàn)了5G入井。山西焦煤斜溝煤礦實(shí)現(xiàn)了“一部手機(jī)一個(gè)APP”遠(yuǎn)程管控。全省已有179個(gè)煤礦主排水泵房、468個(gè)井下變電所、397部帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。
同時(shí)，山西省大力推動(dòng)科技研發(fā)創(chuàng)新。推動(dòng)精英數(shù)智與華為、煤科院簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同研發(fā)建設(shè)“煤礦大腦”
河南省：推進(jìn)“一優(yōu)三減”和“四化”建設(shè)
面對(duì)煤礦災(zāi)害嚴(yán)重的實(shí)際，河南省委、省政府從2019年開(kāi)始錨定煤礦智能化發(fā)展方向，破解安全發(fā)展難題。
《河南省煤礦智能化建設(shè)實(shí)施方案》《河南省煤礦智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》《河南省煤礦智能化建設(shè)驗(yàn)收辦法》相繼出臺(tái)，使全省煤礦智能化建設(shè)有章可循。在智能化采煤方面，先后建成了薄中厚不同煤層的智能化采煤模式;在智能化掘進(jìn)方面，積極探索盾構(gòu)技術(shù)和遠(yuǎn)程可視化控制技術(shù);在機(jī)電運(yùn)輸方面，全面推廣各類大型固定設(shè)備智能控制技術(shù)，652個(gè)固定場(chǎng)所和設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守或遠(yuǎn)程控制;在示范煤礦建設(shè)方面，積極探索5G+采煤、5G+掘進(jìn)等技術(shù)應(yīng)用。
河南省加強(qiáng)資金支持，提高煤礦智能化建設(shè)項(xiàng)目配套資金額度;加強(qiáng)人才培養(yǎng)，做好智能化建設(shè)人才培訓(xùn)和人才儲(chǔ)備工作;加強(qiáng)合作創(chuàng)新，推動(dòng)河南理工大學(xué)聯(lián)合組建智能開(kāi)采研究院;加強(qiáng)指導(dǎo)服務(wù)，組織技術(shù)指導(dǎo)組深入煤礦企業(yè)解疑難、理思路。
通過(guò)“一優(yōu)三減”和“四化”建設(shè)，河南省煤礦壓減生產(chǎn)水平18個(gè)、采區(qū)29個(gè)、采掘工作面70個(gè)，80%以上正常生產(chǎn)煤礦實(shí)現(xiàn)“一井一面”或“一井兩面”。煤礦用工大幅減少，智能化煤礦采煤區(qū)隊(duì)作業(yè)人員由原來(lái)的140人至160人減少到60人以內(nèi)，工作面人數(shù)由原來(lái)的25人至30人減少到9人以下。
貴州?。憾嗯e措高質(zhì)量推進(jìn)智能化
針對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜、適配性技術(shù)缺乏的問(wèn)題，貴州省發(fā)布煤礦機(jī)械化開(kāi)采、智能采掘2個(gè)技術(shù)榜單，制定了貴州智能煤礦建設(shè)管理規(guī)定，明確了煤礦智能化數(shù)據(jù)交換技術(shù)要求。
貴州省精心選擇不同地質(zhì)構(gòu)造、不同井型、不同災(zāi)害級(jí)別的優(yōu)強(qiáng)煤礦先行先建。目前，33處煤礦開(kāi)展采掘智能工作面建設(shè)，5G技術(shù)成功在煤礦應(yīng)用、煤礦企業(yè)與技術(shù)單位聯(lián)合研發(fā)成功井下運(yùn)輸系統(tǒng)巡檢機(jī)器人。
貴州省委、省政府主要領(lǐng)導(dǎo)親自謀劃推動(dòng)，組建驗(yàn)收專家?guī)?，煤礦企業(yè)按照“一礦一策”編制安全和“兩化”改造方案，形成多方聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)推進(jìn)煤礦機(jī)械化、智能化改造攻堅(jiān)工作格局。貴州先后出臺(tái)11個(gè)智能化發(fā)展和安全保障的政策文件，建立智能化全過(guò)程、全周期的政策體系;加大資金支持力度，探索財(cái)政資金引導(dǎo)、社會(huì)資金跟進(jìn)的投貸聯(lián)動(dòng)機(jī)制，撬動(dòng)銀行貸款100多億元，帶動(dòng)煤礦企業(yè)投資300多億元。
二、建立智能化煤礦建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范體系
規(guī)范智能化煤礦數(shù)據(jù)中心、主干網(wǎng)絡(luò)、云平臺(tái)、井下人員與設(shè)備定位、智能化地質(zhì)保障系統(tǒng)、智能化掘進(jìn)、智能化采煤、智能化主煤流運(yùn)輸、智能化輔助運(yùn)輸、智能化供電、智能化排水、智能化通風(fēng)、智能化安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控，制定智能化煤礦建設(shè)指南，為智能化煤礦建設(shè)提供標(biāo)準(zhǔn)指引。
三、研究應(yīng)用5G+F5G+WiFi6的高效、高可靠性融合組網(wǎng)技術(shù)，研究5G等新一代無(wú)線通信技術(shù)在煤礦井下不同應(yīng)用場(chǎng)景的可行性及應(yīng)用前景，開(kāi)展井上下5G應(yīng)用場(chǎng)景研發(fā)與示范。研究煤炭板塊云、數(shù)據(jù)中心建設(shè)技術(shù)，構(gòu)建智能化煤礦知識(shí)圖譜，為煤礦各系統(tǒng)的智能分析決策提供支撐。
07
總結(jié)與展望
煤礦智能化無(wú)人開(kāi)采是煤炭工業(yè)的重大技術(shù)變革，是行業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)內(nèi)容與方向，無(wú)論是國(guó)家還是行業(yè)都給予了高度重視和大力支持，并進(jìn)行了大量的理論與實(shí)際的探索與實(shí)踐。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)記載，存量煤礦進(jìn)行智能化改造一般需要投資5-10億元/單礦，新建煤礦建設(shè)智能化系統(tǒng)需在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備投入的基礎(chǔ)上增加30%，而根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有存量及新建煤礦數(shù)量，預(yù)測(cè)煤礦智能化將打開(kāi)煤機(jī)智能制造領(lǐng)域萬(wàn)億級(jí)的市場(chǎng)。
但在煤炭智能化無(wú)人開(kāi)采技術(shù)的實(shí)現(xiàn)道路上，仍然存在許多尚未解決的問(wèn)題：目前的煤炭智能化無(wú)人開(kāi)采仍然處于綜采自動(dòng)化結(jié)合可視化遠(yuǎn)程干預(yù)的半自動(dòng)階段;存在科技成果轉(zhuǎn)化率低、重概念宣傳輕實(shí)際應(yīng)用以及面對(duì)各種復(fù)雜地質(zhì)條件適應(yīng)性差的現(xiàn)象。距離真正實(shí)現(xiàn)智能化、無(wú)人化、常態(tài)化應(yīng)用尚且遙遠(yuǎn)，仍須在管理觀念、投入力度、研發(fā)團(tuán)隊(duì)建設(shè)等多方面下大工夫。
相信隨著先進(jìn)制造、傳感、計(jì)算科學(xué)技術(shù)等相關(guān)基礎(chǔ)行業(yè)和科技水平的發(fā)展，煤炭智能化開(kāi)采之路必將實(shí)現(xiàn)。
|轉(zhuǎn)自貴煤數(shù)據(jù)
