2024中国贵州国际能源产业博览买卖会于6月20日在贵阳国际会议展览中心开幕，其中设立的“煤矿自动化技术装备展”格外引人注目。煤矿从业者一直给人一种豪放、粗犷的印象，好像与自动化不沾边。可是，当自动化的黑科技与“采煤”相遇，会碰撞出什么样的火花呢？且听“煤”说“智”言！

01 那些智能采煤“黑科技”

▶无人的智能采煤机

当大部分人沉浸在路遥笔下煤矿工人脏苦累、强度大、风险性高的固有印象时，现在在深邃的百米地下，采煤机刀头飞旋，有条不紊地截割煤壁，在采煤工作面却看不到一个人。

国家能源集团神东煤炭的神东大柳塔煤矿的采煤工作面，由全自动液压支架支撑（来源：新华社）

这都是无人智能综采技术的功劳。以往“黑黢黢”的采煤技术员可以西服革履地坐在干干净净的自动化调度控制中心，轻点“一键启动”，几千米以外的地下采煤机就快速旋转起来，采煤机记忆截割、液压支架自动跟机、刮板输送机自动推移，“三机设施”默契配合，大块“乌金”从煤壁剥落，通过刮板运输机和输煤皮带源源不断地来到地面。

▶无形的电子围栏

看过西游记的人都了解，孙奥创每次出去化斋之前都要给唐僧画一个圈，以保证他的安全。而在百米深的采煤一线，也会给大家煤矿工人师傅们画个圈，这个圈就是煤矿的井下电子围栏，又称职员接近防护系统，广泛应用于掘进工作面、煤仓、密闭墙、带式输送机等井下重点危险地区的安全预警。

当井下有人接近预警危险地区时，系统会自动发出声光报警提示并触发装备停机，从而最大限度保证井下作业职员的生命安全。

▶无人驾驶的拉煤车

当近年来路面无人开车测试蓬勃发展的时候，百米深的露天采矿场，无人驾驶矿卡与电铲远程操控技术早已不足为奇：3000米外的远程控制室内，驾驶员通过5G互联网传输的操作信号，精确控制着设施的每个动作；盘山公路上，无人驾驶的卡车满载着黑亮的煤炭井然有序地自动运输。无人驾驶不只减少了不规范作业导致的汽车修理、油耗高、胎损等本钱，同时避免了职员伤亡事故，真的达成了生产作业的本质安全。

2019年中国国际矿业大会上展示的无人驾驶矿车模型（来源：视频截图）

▶七十二变的智能矿灯

矿灯是煤矿工人井下通行作业的“照明”必须具备武器。近年来，伴随煤矿自动化矿井升级建设，矿灯可不止管“照明”了，而是融入了以智能穿着打扮为核心的物联网平台，华丽转型为集定位、视频、无线通信、环境监测等多功能于一体的“N合1”智能矿灯。

通过移动通信技术，地面职员可通过矿灯直接查询井下视频、环境参数、地方信息、矿工井下实时工作状况，真的做到一灯在手，下井不愁。而在出矿后，矿灯的充电工作也可直接通过虹膜辨别技术交给智能矿灯充电柜。

02 煤矿自动化的技术瓶颈

煤矿自动化需要地质勘探、无线探测感知、无线通信、电气智能化等多学科的一同努力和长期合作，现阶段，仍有一些技术瓶颈与堵点需要突破。

▶井下通信问题

不同于地面信息的传输，矿井下的通信面临高温高压高湿等恶劣环境与严格防爆的安全需要，除此之外还有传播距离远、穿透能力强、信号延迟短等严苛技术需要。

从大体上看，现在5G技术在煤矿的应用仍整体处于互联网改进层面，应用场景重点技术和业务模式尚未突破，应用软件兼容性、安全性和靠谱性很难得到保障，很难形成技术和应用爆发点。

矿井员工展示可通过手机实时查询井中各项指标（来源：新华社）

▶透明地质模型问题

在现在探测技术下，大家还没办法完全切实学会煤矿井下地质体的三维形态和相貌，即井下地质体的三维模型与形态尚不可以充分打造。近年来，虽然国内在透明地质建模获得了一系列理论成就及实用技术，但在地质模型与实时动态探查数据融合方面还有很多障碍，探查技术与采矿装备自动化、精准化、实效性还有差距，这类都在一定量上制约了煤矿的采矿自动化。

▶系统兼容协同问题

煤矿生产系统是一个典型的复杂巨系统，涉及采、掘、机、运、通等各业务系统，子系统具备多种多样、数目庞大、层次多等特征。因此，自动化煤矿需要建设基础应用平台、掘进系统、开采系统等近百个子系统，并且需要考虑不同系统之间的数据、互联网、业务和控制兼容问题，从而形成在发展、采掘、运通、分选、安全保障、生产管理等全过程自动化运行的智慧煤矿。然而现在，煤矿智能管理软件仍存在数据标准不可以统1、互联网通信协议兼容性差、业务系统兼容与协同控制性差等技术瓶颈。

03 煤矿自动化的将来技术展望

将来，伴随新一轮煤矿科技革命和数字革命，AI、区块链、云计算、云数据技术日新月异。通过集聚不同生产模式、不同地质条件煤矿生产和作业数据，深度整理数据信息与应用场景，形成集数据采集、信息萃取、价值传递为一体的完整链条，将成为破解煤矿自动化开采的不二法门。为了达成这一目的，大家需要：

塔山煤矿调度指挥中心内，井下工作时的各类数据显示在监控屏幕上。（来源：新华社）

1、构建开放的云数据平台，系统整理煤矿各步骤数据，提供统一专业开放的数据服务；

2、构建煤矿数据治理与管理体系，对煤矿主数据、元数据、业务数据进行全生命周期管理，从而达成煤矿数据管理与应用；

3、建设综合性煤矿行业云平台，通过构建多元数据模型，真的达成采矿的自动化、智能化、无人化！

参考文献：

[1]王国法.煤矿自动化最新技术进展与问题探讨[J].煤炭科技, 2022, 50(1):27.

[2]杨沐岩. “电子围栏”怎么样护好煤矿安全[N].中国能源报, 2024-04-22 (015).

[3]张潇. 平庄煤业自动化综合管控平台建设 [J]. 工矿智能化, 2023, 49 (S1): 7-11.

出品：科普中国

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