绿色智能创新发展 智能化实现无人采煤的“煤炭梦”

□中国工程院院士、中国煤炭科工集团首席科学家王国法

近年来,煤矿智能化建设的新高潮正在全国兴起,企业的积极性空前高涨。煤矿智能化是煤炭生产方式革命的新阶段,是发展的必由之路。智能化无人化采煤是“煤炭梦”,能够让煤炭工人更体面、更有尊严地工作,也能让煤炭成为年轻人才喜爱的职业。对于技术创新如何支撑煤炭工业高质量发展,我们与煤炭行业协会和煤炭企业达成了共识——煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。

经过改革开放四十多年的发展,我国煤炭工业取得了巨大进步。从最初的人工采煤,逐步发展到半机械化、机械化、综合机械化,再到现在的智能化开采。当下,我国仍处于煤矿智能化的初级阶段,存在技术研发、技术保障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。如何加快煤矿智能化发展是政府、企业一直在思考的问题。

首先要厘清煤矿智能化的一些基本概念。煤矿智能化是指煤矿在开拓设计、地测、采掘、运通、洗选、安全保障、生产管理等主要系统具有自感知、自学习、自决策与自执行的基本能力。煤矿智能化发展的阶段性目标:2021年,建成100个智能化示范矿井,初步形成煤矿开拓设计、地质保障、生产、安全等主要环节的数字化传输、自动化运行技术体系,基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或者无人操作、实现固定岗位的无人值守和远程监控；2025年,大型煤矿基本实现智能化,形成煤矿智能化建设技术规范与标准体系,实现开拓设计、地质保障、采掘运通、洗选物流等系统的智能化决策和自动化协同运行,井下重点岗位机器人作业,促进煤炭工业高质量发展；2035年,全面实现煤矿智能化开采,构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统,建成智能感知、智能决策、自动执行的智慧煤矿体系,实现煤矿工业绿色清洁可持续发展。

整体看来,加快煤矿智能化建设需要着力发展关键技术。要对智慧煤矿复杂系统进行总体规划并建设综合管控平台,实现数据全面标准化、数据统一存储和实时传输并可以进行大数据分析。逐步建立起地质及矿井采掘机运通信息动态管理一张图系统(4D-GIS),将三位空间图形展示与时间动态信息结合,动态反映全矿井信息。继续完善智能快速掘进系统,改进掘进工艺技术模式,攻克快速支护、自主连续掘进等关键技术难题,探索实现配套装备自动化智能化、一体化掘进模式,构建用于不同煤层条件的煤矿智能化快速掘进工艺技术与装备体系。此外,还要加快研发和应用智能无人工作面协同控制系统、智能化运输管理系统、煤矿井下环境感知及安全管控系统、固定场所无人值守系统。

应当清楚地看到,当前煤矿智能化存在两种错误倾向,即滥用智能化概念修饰和以苛刻僵化的观点否定煤矿智能化技术进步,这些都是片面的、不可取的。保障煤矿智能化发展,政府应当发挥主要作用,要加大财政政策支持,可以对验收通过的智能化矿井优先进行产能核增,实行首台(套)技术装备鼓励政策。同时,针对技术人才匮乏这一主要问题,加快煤矿智能化人才培养,提高智力保障能力,鼓励企业培养、引进高端复合型人才,鼓励高等院校进行煤矿智能化相关学科建设,开展校企合作创新煤矿智能化人才培养模式。

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