毛善君教授：高级智能化煤矿建设发展思考

高级智能化煤矿建设发展思考

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毛善君,陈华州,刘海滨,等.高级智能化煤矿建设发展思考[J].中国煤炭,2025,51(1):165-180.DOI:10.19880/j.cnki.ccm.2025.01.018

MAO Shanjun，CHEN Huazhou，LIU Haibin，et al.Thoughts on the development of advanced intelligent coal mine construction[J].China Coal,2025,51(1):165-180.DOI:10.19880/j.cnki.ccm.2025.01.018

论文概要

目前，煤矿智能化建设已经取得了阶段性重大应用成果，但仍处于初级或中级智能化水平，存在系统性和实用性等问题，智能化矿山建设步入深水区，高级智能化矿井建设势在必行。本文在分析智能化煤矿建设存在问题的基础上，结合科学采矿、工业物联网、时空智能、大数据分析、智能制造和工业控制等技术，详细阐述了高级智能化矿井建设“六体系、六化、两模式或平台、六链流”的“6626工程”，并对高级智能化矿井建设分类、建设思路、经济与社会效益和相关关键技术进行了论述。“六体系”包括标准体系、技术体系、装备体系、管理体系、培训体系和服务体系；“六化”包括装备智能化、地测透明化、分析在线化、控制协同化、智能系统化、生产绿色化；“两模式”包括基于透明化地测保障的智能化协同管控平台及应用系统和基于精确时空信息的矿井采掘工作面少人或无人自适应截割协同管控平台及应用系统；“六链流”包括煤链流、电链流、风链流、水链流、物链流和绿色循环经济链流。高级智能化矿井建设的“6626工程”为智能化煤矿建设成功涉过深水区和可持续发展提供一种可行的路径和技术支撑。

作者简介

毛善君，男，1964年8月生，北京大学地球与空间科学学院教授、博士生导师，北京大学鄂尔多斯能源研究院首席科学家，北京龙软科技股份有限公司董事长，国家科技部2018年度科技创新创业人才，北京市安全生产领域学科带头人，主要从事地理信息系统教学及智能化煤矿科研及应用工作。现为国际数字地球学会（ISDE）中国国家委员会数字能源专业委员会副主任、国家矿山安全监察局智能化建设专家委员会科技攻关分委会委员、智能采矿装备技术全国重点实验室咨询委员、中国煤炭工业协会信息化分会第五届理事会副会长和中国地质学会数学地质与地学信息专业委员会副主任委员。负责或参与国家级课题7项（十二五、十三五、十四五），在国内外重要刊物或会议发表论文180多篇，授权国内外发明专利60多项，出版专著5部，获国家科技进步二等奖2项、行业协会或省部级一等奖13项，多篇论文获“领跑者5000——中国精品科技期刊顶尖学术论文”（F5000）。

主要内容

我国智能化煤矿建设成果丰硕,极大地促进了煤炭工业的高质量发展,也为更高层次的智能化煤矿建设奠定了坚实的基础。目前，已建成的智能化矿井仍然处于初级或中级水平,其系统性、集成性、实用性与行业或生产矿井管理及技术人员的预期存在一定的差距。

首先，详细分析了初级或中级智能化矿井存在的问题。主要问题包括：装备智能化整体功能弱；地测系统透明化、实用化程度低；分析在线化实时性不强;控制协同化关联性少；人才高科技化比例太低；智能系统化还未形成；绿色低碳开采技术尚未与智能化系统深度融合。基于此，提出了建设高级智能化煤矿（Advanced Intelligent Coal Mine，简称AIC）的目标，并对其内涵进行了定义：将时空智能、工业物联网、云计算、大数据、工业控制、机器人化装备等与现代矿山开发技术深度融合，形成全面感知、实时互联、自主学习、超前预测、动态决策、协同控制的集成智能化系统，实现矿井探测、开拓、采掘、运通、分选、安全、生态、生产经营管理等全过程软硬件系统的智能化、常态化自主运行。

其次，提出了解决目前智能化煤矿建设和应用存在问题的路径，即“北大-龙软”高级智能化矿井建设模式（简称“6626工程”），并对6626工程结构、管控总体架构以及“六体系”“六化”“两模式或两平台”和“六链流”的具体内容进行了阐述。其中，“两模式或两平台”是高级智能化管控的重要基础，涉及的部分技术具有原创性和实用性：（1）基于透明化地测保障的智能化综合协同管控模式或平台：通过实现精细化高精度三维透明地测模型与“六链流”管控、灾害防治、安全决策的深度实时融合和应用，提高管控效率和预测精度，确保安全生产；（2）基于精确时空信息的矿井采掘工作面少人或无人自适应截割管控模式或平台：包括“透明化地测模型+自动调平陀螺全站仪精确定位+数字孪生管控+矢量空间视频流”四大关键技术，为实现煤矿采掘工作面的精准远程控制、沉浸式巡检及无人化生产目标提供了高科技保障。数字孪生和矢量空间视频流，将实现对采掘工作面实时安全生产信息的远程相互印证和相互补充。

再次，对高级智能化煤矿进行了分级分类。（1）初等级高级智能化矿井（AIC1），主要特点包括：有氧生产场所；装备智能化，主要是对现有设备的改造，部分创新性设备；地测透明化，地质数据整体精度在60%~90%之间；分析在线化，大数据和简单智能分析；控制协同化，自适应协同控制比例为60%~90%；智能系统化，智能化程度在50%左右；生产绿色化，整体在50%左右；实现部分生产场所无人，采掘面少人或无人，人的交互式作用很关键，部分机器人发挥作用。（2）中等级高级智能化矿井(AIC2)，主要特点包括：有氧生产场所；装备智能化，主要是新设备的研发和生产，部分老旧设备的改造；地测透明化，地质数据整体精度在90%以上；分析在线化，系统性的智能分析；控制协同化，自适应协同控制比例为100%；智能系统化，智能化程度大于90%；生产绿色化，整体在90%左右；实现包括采掘面在内的主要生产场所少人或无人，人和机器人的作用同等重要。（3）高等级高级智能化矿井(AIC3)，主要特点包括：无氧生产场所；主要是机器人和少量的穿戴采矿服的采矿员；装备智能化，主要是创新性设备；地测透明化，地质数据整体精度为95%以上；分析在线化，系统性智能分析；控制协同化，自适应协同控制比例为100%；智能系统化，智能化程度达100%；生产绿色化，整体达100%；实现包括采掘面在内的主要生产场所无人，机器人巡检和操控为主、采矿员为辅。

最后，对高级智能化煤矿的建设思路、技术路线以及经济与社会效益进行了阐述和分析。基于“科技引领、政府主导、顶层设计、分类谋划、典型示范、以点带面”的行动路线，着力建设“六化、六体系”，推动试点示范工程，高级智能化煤矿将实现安全、经济和社会效益“三丰收”。不分成果已在生产矿井和系统研发过程中得到初步应用和验证，为我国能源领域实现“双碳”战略目标和煤炭行业高质量发展具有重要的意义。

主要图表