內(nèi)蒙古煤礦智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)研究與實(shí)踐

劉道園，趙旭曄

(1.中煤科工集團(tuán)智能礦山有限公司，山西省太原市，030000；2.內(nèi)蒙古智能礦山建設(shè)專家委員會(huì)，內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市，010000)

1 內(nèi)蒙古煤礦智化能建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的編制背景

煤礦智能化作為煤炭工業(yè)先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，引領(lǐng)著行業(yè)未來的發(fā)展方向，不僅是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐，也是破解當(dāng)前煤炭行業(yè)發(fā)展難題的重要手段。自2016年開始，國家為提倡煤礦智能化建設(shè)，國家發(fā)展改革委、國家能源局等部門聯(lián)合發(fā)布了多個(gè)指導(dǎo)文件，從2016年4月7日編制的《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016-2030年)》[1]到2021年6月5日公布的《煤礦智能化建設(shè)指南(2021年版)》[2]，河南、貴州、甘肅、陜西、山西、內(nèi)蒙、新疆等各地方政府根據(jù)地方特點(diǎn)制定并發(fā)布了一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

2021年12月7日，國家能源局發(fā)布了《智能化示范煤礦驗(yàn)收管理辦法(試行)》[3]，建立智能化煤礦分類、分級評價(jià)體系，明確了智能化煤礦設(shè)計(jì)、建設(shè)、評價(jià)、驗(yàn)收等系列技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)體系；2022年1月24日，山西省能源局發(fā)布了《全省煤礦智能化建設(shè)指導(dǎo)手冊》[4]，明確了煤礦智能化建設(shè)的目標(biāo)、內(nèi)容、技術(shù)路徑、實(shí)施步驟、投資范圍，規(guī)范了智能化煤礦9大系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；2020年12月30日，貴州省能源局發(fā)布了《貴州省智能煤礦評定辦法(暫行)》[5]，提出了煤礦智能化驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)及辦法；2020年12月21日，山東省發(fā)展和改革委員會(huì)、山東省教育廳等13個(gè)部門聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加快推進(jìn)全省煤礦智能化發(fā)展的實(shí)施意見》[6]，以解決煤礦面臨的災(zāi)害問題為主，同時(shí)強(qiáng)調(diào)關(guān)注科技創(chuàng)新、人才隊(duì)伍建設(shè)[7]；2021年3月12日，陜西省發(fā)展和改革委員會(huì)、陜西省應(yīng)急管理廳、陜西煤礦安全監(jiān)察局發(fā)布了《陜西省煤礦智能化建設(shè)指南(試行)》，提出按照礦井建設(shè)條件將全省礦井分為 A、B、C 3類，根據(jù)建設(shè)條件分類推進(jìn)；2021年8月，內(nèi)蒙古能源局等發(fā)布了《內(nèi)蒙古自治區(qū)煤礦智能化建設(shè)驗(yàn)收辦法(試行)》和《內(nèi)蒙古自治區(qū)煤礦智能化建設(shè)基本要求及評分方法(試行)》，提出了煤礦智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收辦法。

在多重政策的推動(dòng)下，智能礦山建設(shè)已進(jìn)入加速發(fā)展期[8]。截至2022年3月，全國智能化采掘工作面超800個(gè)，與2020年相比增加65%；全國礦山事故下降46.8%，煤礦百萬噸死亡率創(chuàng)歷史新低[9]。截至2022年8月，部分采煤省煤礦智能化建設(shè)情況見表1。

表1 部分采煤省級智能化煤礦建設(shè)情況

從表1可看出，在煤礦智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，這些省份均已取得不錯(cuò)的階段性成果。但政策制定路徑、智能礦山推進(jìn)程度及政策執(zhí)行情況，各有側(cè)重，例如貴州省側(cè)重生產(chǎn)設(shè)備全機(jī)械化及智能化，山東省則側(cè)重解決沖擊地壓、煤與瓦斯突出等災(zāi)害。同時(shí)，各省煤礦智能化建設(shè)及標(biāo)準(zhǔn)推行過程中存在以下共性問題。

(1)煤礦智能化建設(shè)成本高，周期長。煤礦智能化建設(shè)還未形成系統(tǒng)性建設(shè)流程，建設(shè)單位的技術(shù)能力參差不齊，還處在“摸著石頭過河”階段，且煤炭行業(yè)屬于特殊行業(yè)，智能化設(shè)備成本較高，導(dǎo)致部分效益差的礦井建設(shè)智能礦山存在困難。

(2)有些煤礦對智能化建設(shè)重視程度不夠，缺乏一定的積極性。部分地區(qū)和煤礦片面地認(rèn)為煤礦智能化建設(shè)投入成本高，沒有足夠的技術(shù)支撐，建設(shè)成果顯現(xiàn)緩慢，又怕承擔(dān)失敗的風(fēng)險(xiǎn)，僅僅滿足于在安全生產(chǎn)前提下完成生產(chǎn)任務(wù)，故對煤礦智能化建設(shè)呈觀望的態(tài)度，導(dǎo)致煤礦智能化建設(shè)相對滯后。

(3)有些煤礦智能化建設(shè)人才短缺，智能化系統(tǒng)存在一定運(yùn)維困難。由于社會(huì)普遍認(rèn)知中傳統(tǒng)煤礦的形象還難以改變，安全生產(chǎn)成果沒有得到廣泛宣傳，導(dǎo)致煤礦很難吸引高素質(zhì)、高學(xué)歷的人才，而且人才流失較為嚴(yán)重，難以支撐煤礦智能化建設(shè)以及后期的運(yùn)維等工作。

(4)有些地方煤礦智能化建設(shè)工作不夠細(xì)化，執(zhí)行上有一定困難。部分省份只是圍繞國家發(fā)布的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》[10]印發(fā)了本省的智能化標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，并未因地制宜地制定詳細(xì)的建設(shè)內(nèi)容以及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致煤炭企業(yè)找不到建設(shè)內(nèi)容和方向。

內(nèi)蒙古自治區(qū)一直在積極推動(dòng)煤礦智能化建設(shè)，探索適合全區(qū)煤礦智能化建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)意見，但適用于所有煤礦智能化建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)還不存在，不同條件煤礦的智能化建設(shè)路徑也不盡相同。因此，制定能反映內(nèi)蒙古自治區(qū)各煤礦普遍訴求的標(biāo)準(zhǔn)及其實(shí)施路徑，最大程度解決煤礦智能化建設(shè)及標(biāo)準(zhǔn)推行過程中存在的共性問題至關(guān)重要。

2 內(nèi)蒙古煤礦智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)編制理念及其原則

目前制約內(nèi)蒙古全區(qū)煤礦智能化發(fā)展的主要原因是缺乏高素質(zhì)的技能型人才[11]，90后員工占比不足10%，00后員工占比不足1%。

因此，內(nèi)蒙古煤礦智能化建設(shè)堅(jiān)持“以人為本、務(wù)實(shí)創(chuàng)新”的原則，以自動(dòng)化、信息化、智能化技術(shù)為基礎(chǔ)，以“技術(shù)創(chuàng)新”和“服務(wù)創(chuàng)新”為手段，以保障員工生命安全、減少員工勞動(dòng)強(qiáng)度、提升員工幸福感為己任，以實(shí)現(xiàn)煤礦減人、提效、增安為目標(biāo)，為煤炭企業(yè)解決用工問題，吸引高素質(zhì)人才，支撐煤炭企業(yè)“數(shù)智化”轉(zhuǎn)型，保障企業(yè)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

內(nèi)蒙古煤礦智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要遵循“12333煤礦智能化建設(shè)理念”，即：1個(gè)建設(shè)原則、2個(gè)堅(jiān)持、3點(diǎn)注意、3個(gè)重點(diǎn)、3個(gè)階段，如圖1所示。

圖1 “12333煤礦智能化建設(shè)理念”框架

(1)1個(gè)建設(shè)原則：“以人為本、務(wù)實(shí)創(chuàng)新”。

(2)2個(gè)堅(jiān)持：一是堅(jiān)持“整體規(guī)劃，分步實(shí)施”的建設(shè)路徑，依據(jù)煤礦現(xiàn)有開采條件、裝備能力、配套設(shè)施和業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，循序漸進(jìn)地推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)進(jìn)程；二是堅(jiān)持煤礦智能化建設(shè)水平由初級向高級緩慢迭代，可以小步快跑，但不可跨越式建設(shè)。

(3)3點(diǎn)注意：一是注意要從本礦現(xiàn)狀出發(fā)，遵循煤礦智能化建設(shè)總體標(biāo)準(zhǔn)，一礦一策，設(shè)計(jì)先行，明確建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)內(nèi)容、保障能力及運(yùn)行措施，規(guī)避投資風(fēng)險(xiǎn)；二是注意煤礦智能化建設(shè)初期重點(diǎn)建設(shè)智能化基礎(chǔ)平臺(tái)和提升裝備保障能力，以數(shù)據(jù)、算力、算法、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為核心構(gòu)建自動(dòng)化、信息化、智能化基礎(chǔ)架構(gòu)和提升生產(chǎn)裝備能力；三是注意煤礦智能化建設(shè)工作應(yīng)實(shí)現(xiàn)整體與局部協(xié)同建設(shè)。

(4)3個(gè)重點(diǎn)：一是井工煤礦智能化重點(diǎn)提升采煤、掘進(jìn)等重要生產(chǎn)裝備的技術(shù)保障能力，通過智能化基礎(chǔ)平臺(tái)賦能采煤、掘進(jìn)、主運(yùn)、輔運(yùn)、綜保、安全等子系統(tǒng)向“少人、無人、智能化”升級；二是露天煤礦智能化重點(diǎn)提升采剝裝備技術(shù)保障能力，通過智能化基礎(chǔ)平臺(tái)賦能采剝、保障、安全等子系統(tǒng)向智能化升級；三是選煤廠智能化重點(diǎn)提升儀器儀表與保護(hù)裝置的技術(shù)保障能力，支撐生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，通過智能化基礎(chǔ)平臺(tái)賦能整體工藝流程，推動(dòng)選煤廠從自動(dòng)化向智能化升級。

(5)3個(gè)階段：第1階段為2021-2022年，業(yè)務(wù)上解決“有和無”的問題，技術(shù)上解決“連不連”的問題。煤礦完善相應(yīng)的生產(chǎn)、安全、經(jīng)營子系統(tǒng)，通過智能化基礎(chǔ)平臺(tái)把各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)“縱到底的連通”；第2階段為2022-2023年，業(yè)務(wù)上解決“用不用”的問題，技術(shù)上解決“通不通”的問題。要真正把已建設(shè)的智能化基礎(chǔ)平臺(tái)和各子系統(tǒng)用起來，通過智能化基礎(chǔ)平臺(tái)把各子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)“橫到邊的打通”；第3階段為2023-2025年，業(yè)務(wù)上解決“好不好”的問題，技術(shù)上解決“動(dòng)不動(dòng)”的問題。以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，在使用過程中找問題，進(jìn)行升級改造，以“橫到邊、縱到底”為基礎(chǔ)、以“數(shù)據(jù)高內(nèi)聚、業(yè)務(wù)低耦合”為系統(tǒng)架構(gòu)原則，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化賦能，讓各子系統(tǒng)形成“聯(lián)動(dòng)”。最終支撐全礦形成智能化雛形，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)真正的減人、增安、提效的目標(biāo)。

3 內(nèi)蒙古煤礦智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

內(nèi)蒙古煤礦智能化標(biāo)準(zhǔn)具體包括智能化基礎(chǔ)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)、智能井工煤礦標(biāo)準(zhǔn)、智能露天煤礦標(biāo)準(zhǔn)和智能選煤廠標(biāo)準(zhǔn)，其核心內(nèi)容如圖2所示。

圖2 智能礦山技術(shù)整體框架

3.1 智能化基礎(chǔ)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

“智能化”是將信息化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和智能化技術(shù)(AI、5G、Mems等技術(shù))相互融合產(chǎn)生的“技術(shù)驅(qū)動(dòng)力”，即基于數(shù)據(jù)、算力、算法，結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新和服務(wù)創(chuàng)新的手段，通過網(wǎng)絡(luò)對生產(chǎn)工具和企業(yè)經(jīng)營賦能，推動(dòng)生產(chǎn)工具由自動(dòng)化向智能化升級，企業(yè)經(jīng)營由人為憑經(jīng)驗(yàn)決策向智能化系統(tǒng)提供輔助決策轉(zhuǎn)變。所以智能化基礎(chǔ)平臺(tái)(即：智能化運(yùn)算平臺(tái)、智能化煤礦信息基礎(chǔ)設(shè)施)以數(shù)據(jù)、算力、算法、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為核心構(gòu)建全礦井智能化基礎(chǔ)架構(gòu)，適用于井工煤礦、露天煤礦和選煤廠，為其智能化提供基礎(chǔ)技術(shù)支撐能力。

3.1.1 智能化運(yùn)算平臺(tái)

智能化運(yùn)算平臺(tái)為煤礦智能化提供數(shù)據(jù)、算力、算法支撐，解決當(dāng)前煤礦存在算力資源失衡、數(shù)據(jù)管理混亂、算法缺失等問題。算力資源應(yīng)實(shí)現(xiàn)CPU、GPU算力按需彈性配置。數(shù)據(jù)平臺(tái)匯聚煤礦安全、生產(chǎn)、經(jīng)營類數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)高內(nèi)聚、業(yè)務(wù)低耦合的架構(gòu)，具備為第三方應(yīng)用提供關(guān)聯(lián)支撐能力。實(shí)現(xiàn)人工智能平臺(tái)部署，按需為煤礦生產(chǎn)、安全場景提供算法支撐保障能力，同時(shí)拓展機(jī)器人集群管理及設(shè)備遠(yuǎn)程健康管理，在此過程中形成煤礦自己的核心數(shù)據(jù)資產(chǎn)，減少重復(fù)投資，助力“數(shù)智化”轉(zhuǎn)型。

3.1.2 智能化煤礦信息基礎(chǔ)設(shè)施

煤礦信息基礎(chǔ)設(shè)施對有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、綜合自動(dòng)化及調(diào)度系統(tǒng)等方面提出要求。構(gòu)建以萬兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)、5G無線網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)元為基礎(chǔ)的“新型云網(wǎng)架構(gòu)”，積極推進(jìn)5G多頻融合組網(wǎng)建設(shè)，降低組網(wǎng)成本，滿足數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)延需求。關(guān)注網(wǎng)絡(luò)安全，實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)與外網(wǎng)、控制網(wǎng)與管理網(wǎng)的隔離與管控。鼓勵(lì)煤礦推進(jìn)4G、5G(多頻)、WiFi、Iot等融合組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)煤礦一網(wǎng)管控，鼓勵(lì)各煤礦積極進(jìn)行各類5G業(yè)務(wù)場景科技創(chuàng)新。對于環(huán)境監(jiān)測類數(shù)據(jù)、井下人員數(shù)據(jù)、非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電設(shè)備監(jiān)測控制類等數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范協(xié)議，對“采、掘、機(jī)、運(yùn)、通、給/排水”等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行集成、聯(lián)動(dòng)控制[12]。

3.2 智能井工煤礦標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

3.2.1 智能掘進(jìn)系統(tǒng)

掘進(jìn)工作面煤層賦存條件差異較大，且存在勞動(dòng)強(qiáng)度高、作業(yè)環(huán)境差等問題，為了確保掘進(jìn)作業(yè)順利進(jìn)行，標(biāo)準(zhǔn)要求：巷道掘進(jìn)應(yīng)采用掘、支、錨、運(yùn)過程及輔助作業(yè)高效的掘進(jìn)技術(shù)體系，提高全機(jī)械化作業(yè)的能力。建設(shè)遠(yuǎn)程集控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程集中控制。鼓勵(lì)煤礦積極探索新型錨網(wǎng)支護(hù)材料的應(yīng)用，攻克自動(dòng)鋪網(wǎng)、自動(dòng)安裝錨桿等技術(shù)難題。除此以外，應(yīng)鼓勵(lì)煤礦在礦山安全、生產(chǎn)、降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度等方面進(jìn)行革新。

3.2.2 智能采煤系統(tǒng)

目前采煤智能化技術(shù)相對成熟，全自治區(qū)大中型煤礦基本完成了智能化升級改造。智能采煤系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)采煤、支護(hù)、運(yùn)輸三大系統(tǒng)智能協(xié)同作業(yè)，通過地面/巷道監(jiān)控系統(tǒng)對綜采設(shè)備的智能監(jiān)測及遠(yuǎn)程集中控制。鼓勵(lì)煤礦積極采用遠(yuǎn)距離集中供液電、國產(chǎn)慣導(dǎo)等技術(shù)；同時(shí)，鼓勵(lì)煤礦在礦山安全、生產(chǎn)、降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度等方面進(jìn)行革新。

3.2.3 主運(yùn)輸系統(tǒng)

煤礦主運(yùn)輸系統(tǒng)依據(jù)不同的運(yùn)輸方式實(shí)現(xiàn)差異化建設(shè)，智能化建設(shè)重點(diǎn)應(yīng)關(guān)注運(yùn)輸系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集控、智能聯(lián)動(dòng)以及無人值守。帶式輸送機(jī)應(yīng)具備完善的監(jiān)測、保護(hù)裝置以及關(guān)鍵位置視頻覆蓋，實(shí)現(xiàn)集中協(xié)同控制和煤流平衡。立井提升系統(tǒng)應(yīng)具備對箕斗運(yùn)行狀態(tài)和保護(hù)裝置的監(jiān)測監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)定量給煤、自動(dòng)卸載、預(yù)警制動(dòng)等功能。鼓勵(lì)積極探索帶式輸送機(jī)順煤流啟動(dòng)技術(shù)以及井壁和罐道的淋水、銹蝕、變形、異物等監(jiān)測功能，同時(shí)鼓勵(lì)常態(tài)化使用巡檢機(jī)器人代替人工進(jìn)行輸送帶巡檢。

3.2.4 輔助運(yùn)輸系統(tǒng)

煤礦應(yīng)建設(shè)完善的智能輔助運(yùn)輸系統(tǒng)。軌道運(yùn)輸應(yīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)車位置的精準(zhǔn)定位、遠(yuǎn)程控制、配套設(shè)施完備且自動(dòng)化。無軌膠輪車運(yùn)輸應(yīng)實(shí)現(xiàn)車輛的精準(zhǔn)定位、車輛運(yùn)行狀態(tài)、駕駛員狀態(tài)、紅綠燈管控及各類違章行為的實(shí)時(shí)管控和報(bào)警。副立井提升系統(tǒng)應(yīng)具備完善的保險(xiǎn)裝置及自動(dòng)控制、安全閉鎖、變頻調(diào)速、故障診斷、運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測等功能。采用混合運(yùn)輸情況下，不同運(yùn)輸方式之間的接駁應(yīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)。鼓勵(lì)探索無軌膠輪車無人駕駛技術(shù)和架空乘人裝置實(shí)現(xiàn)水平靜止乘降。

3.2.5 綜合保障系統(tǒng)

綜合保障部分從地質(zhì)、通風(fēng)、排水、壓風(fēng)、供電5個(gè)方面提出智能化建設(shè)要求。地質(zhì)保障系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)、工程等數(shù)據(jù)的數(shù)字化動(dòng)態(tài)管理并適時(shí)更新，可以滿足生產(chǎn)需求。通風(fēng)、壓風(fēng)、排水、供電均應(yīng)實(shí)現(xiàn)無人值守與遠(yuǎn)程控制。綜合保障各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，為智能聯(lián)動(dòng)控制提供數(shù)據(jù)支撐。

3.2.6 井工煤礦安全管控系統(tǒng)

煤礦煤層賦存條件不盡相同，因此各煤礦應(yīng)依據(jù)自身?xiàng)l件及災(zāi)害類型進(jìn)行差異化的安全管控智能化建設(shè)。煤礦按需建設(shè)完善災(zāi)害監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測、自動(dòng)上傳及分析，實(shí)現(xiàn)本地報(bào)警功能，災(zāi)害數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚數(shù)據(jù)平臺(tái)?；跀?shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)并完善災(zāi)害綜合防治系統(tǒng)，具備雙預(yù)控管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)多種災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)的融合分析與入井人員裝備的互聯(lián)互通。

3.2.7 經(jīng)營管理系統(tǒng)

經(jīng)營管理系統(tǒng)的智能化建設(shè)應(yīng)從煤礦運(yùn)營、政府監(jiān)管層面做出要求。煤礦應(yīng)建設(shè)完善的經(jīng)營管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人、財(cái)、物、產(chǎn)、供、銷等方面的精細(xì)化管理。應(yīng)建設(shè)完善的礦井智能化管理體制(包括合理的智能化建設(shè)規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)的智能化運(yùn)行規(guī)定和作業(yè)規(guī)程、適宜的智能化考核機(jī)制及辦法、專業(yè)的智能化運(yùn)維團(tuán)隊(duì))，為煤礦智能化建設(shè)、運(yùn)維及迭代升級提供保障。

3.3 智能露天煤礦標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

3.3.1 智能采剝

智能采剝部分的智能化要求根據(jù)煤礦生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行智能化建設(shè)。穿孔設(shè)備、單斗挖掘機(jī)、破碎站、帶式輸送機(jī)、礦用卡車等相關(guān)設(shè)備均應(yīng)具備完善的監(jiān)測、保護(hù)裝置，滿足環(huán)保、安全相關(guān)作業(yè)要求，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。對于間斷式或半連續(xù)開采工藝的煤礦，鼓勵(lì)采用無人駕駛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)常態(tài)化無人駕駛編組運(yùn)行，著力提高運(yùn)輸效率。

3.3.2 智能保障

露天煤礦智能保障從“地測采”信息管理、爆破管理、輔助設(shè)備集中管控及管理體制方面提出要求。煤礦應(yīng)具備完善的“地測采”管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的一體化、數(shù)字化動(dòng)態(tài)管理。排水系統(tǒng)及供配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制及無人值守。擁有完善的管理體制以及專業(yè)的智能化運(yùn)維團(tuán)隊(duì)，為智能采剝提供支撐。鼓勵(lì)使用機(jī)器人代替人工巡檢；鼓勵(lì)使用無人機(jī)、三維激光掃描儀進(jìn)行航空測繪，適時(shí)更新“地測采”管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)的聯(lián)動(dòng)，更好地指導(dǎo)生產(chǎn)工作。

3.3.3 露天煤礦安全管控系統(tǒng)

露天煤礦安全管控是各個(gè)煤礦均需要重點(diǎn)關(guān)注的部分，對邊坡監(jiān)測、運(yùn)輸、消防和人員方面提出要求。邊坡監(jiān)測需對邊坡危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警。運(yùn)輸安全要求礦區(qū)所有生產(chǎn)和輔助作業(yè)的車輛實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，對運(yùn)行狀態(tài)、駕駛員違章行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保障運(yùn)輸安全。消防要求對易發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域具備完善的火災(zāi)變量裝置和感溫裝置，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)監(jiān)測、分析和報(bào)警功能?；谌斯ぶ悄芷脚_(tái)，實(shí)現(xiàn)智能化的電子門禁、人員定位、考勤、軌跡追蹤、作業(yè)時(shí)長統(tǒng)計(jì)、關(guān)鍵崗位脫崗識別、危險(xiǎn)區(qū)域電子圍欄等功能。

3.4 智能選煤廠標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

智能選煤廠對儀器儀表、保護(hù)裝置、工藝流程、生產(chǎn)過程智能控制方面提出要求。按需配置完善檢測儀表、保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)監(jiān)測、控制、人員定位、供配電、計(jì)量等全過程的實(shí)時(shí)感知和自動(dòng)控制，能夠滿足全過程數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚。通過智能化基礎(chǔ)平臺(tái)賦能整體工藝流程，實(shí)現(xiàn)選煤廠初級智能化要求(智能調(diào)節(jié)、智能分選、智能計(jì)量)。鼓勵(lì)機(jī)器人的常態(tài)化使用(巡檢、撿矸)，鼓勵(lì)探索煤質(zhì)在線監(jiān)測、智能加藥、提高篩分效率等方面的科技創(chuàng)新，進(jìn)一步推動(dòng)選煤廠由自動(dòng)化向智能化升級。

4 內(nèi)蒙古煤礦智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用實(shí)踐與發(fā)展展望

4.1 內(nèi)蒙古煤礦智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用實(shí)踐

根據(jù)前述標(biāo)準(zhǔn)，研究制定了《內(nèi)蒙古自治區(qū)煤礦智能化建設(shè)驗(yàn)收辦法》，自2021年11月2日到2022年6月15日，內(nèi)蒙古自治區(qū)首批90處智能化建設(shè)煤礦已經(jīng)完成驗(yàn)收，并取得良好的推動(dòng)效果。

(1)截至目前，全區(qū)第一批礦井入井人數(shù)平均減少11人，工作面開切眼內(nèi)工作人員不超過5人，掘進(jìn)工作面人數(shù)不超過8人，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了煤礦智能化建設(shè)減人增效的目標(biāo)。

(2)推動(dòng)了煤礦5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，完成行業(yè)5G 700 MHz與X(2.1、2.6、3.5、4.9等) GHz頻段融合組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)5G不同頻段的場景化部署應(yīng)用，首次打通了全行業(yè)內(nèi)第一個(gè)5G VoNR HiFi級別的視頻語音通話，通過TDD與FDD不同幀頻結(jié)構(gòu)混合應(yīng)用，降低了5G組網(wǎng)成本45%，提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性及傳輸可靠性35%。為井下5G高清視頻通話、采掘、運(yùn)輸、機(jī)電設(shè)備運(yùn)行和“一通三防”等提供了更優(yōu)質(zhì)的無線通信保障，為構(gòu)建礦井智能化應(yīng)用系統(tǒng)集群、推動(dòng)煤礦高質(zhì)量發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

(3)提高了煤礦開采裝備的保障能力，能夠較大程度上使部分煤礦生產(chǎn)作業(yè)勞動(dòng)力得到解放，降低了工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了員工幸福感。

4.2 內(nèi)蒙古煤礦智能化建設(shè)發(fā)展展望

煤礦智能化建設(shè)是一個(gè)長期的迭代升級和持續(xù)改進(jìn)的過程，并不是一次達(dá)標(biāo)的驗(yàn)收工程，目前內(nèi)蒙古煤礦智能化建設(shè)還存在一些問題，需要在推進(jìn)過程中逐步完善。通過固有標(biāo)準(zhǔn)去規(guī)劃智能礦山高級階段不太切合實(shí)際，各類自動(dòng)化、信息化、智能化技術(shù)還在不斷進(jìn)步，在與礦山業(yè)務(wù)不斷地融合、迭代過程中還會(huì)出現(xiàn)更多、更好的技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用和服務(wù)創(chuàng)新模式。在未來煤礦智能化建設(shè)中，應(yīng)進(jìn)行以下積極探索。

(1)積極探索新型智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)的深度融合，通過基于業(yè)務(wù)需求和技術(shù)創(chuàng)新并行驅(qū)動(dòng)的“新型云網(wǎng)架構(gòu)”(即：云、霧、邊3級彈性算力體系)，實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)深度融合，云網(wǎng)高度協(xié)同，向下支撐萬物互聯(lián)、向上支撐業(yè)務(wù)互通，協(xié)同聯(lián)動(dòng)[13]。

(2)積極探索邊緣算力技術(shù)，實(shí)現(xiàn)邊緣端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和智能化處理，提升處理效率，保障智能化終端高效安全運(yùn)行。

(3)積極探索Mems技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)終端傳感設(shè)備的智能化升級，構(gòu)建更靈敏、更多元、更準(zhǔn)確的終端數(shù)據(jù)收集/傳感設(shè)備。

(4)積極探索5G和AI技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)形成一批實(shí)用、適用、好用且多元化的智能終端產(chǎn)品，以真正解決煤礦生產(chǎn)過程中的痛點(diǎn)問題。

(5)積極探索煤礦生產(chǎn)裝備與智能化的深度融合，提升裝備技術(shù)水平，打造更多、更好、更可靠的智能化生產(chǎn)裝備。

(6)積極探索智能化礦井與綠色低碳協(xié)同發(fā)展的新模式。

(7)積極探索智能化礦井與煤炭下游產(chǎn)業(yè)以及產(chǎn)需協(xié)同和煤炭精加工的新模式、新技術(shù)。

(8)積極探索智能化礦井人才隊(duì)伍建設(shè)及運(yùn)維保障的新模式、新機(jī)制。

5 結(jié)論

(1)煤礦智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)必須與應(yīng)用實(shí)際相結(jié)合，即要“接地氣”。在一定時(shí)期中、一定程度上、一定范圍內(nèi)，這些標(biāo)準(zhǔn)能反映絕大多數(shù)煤礦訴求，并便于政府部門推動(dòng)。

(2)內(nèi)蒙古煤礦智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)遵循的“12333煤礦智能化建設(shè)理念”，推動(dòng)了全區(qū)煤礦向智能化先進(jìn)生產(chǎn)力方向的發(fā)展，突出了“以人為本，務(wù)實(shí)創(chuàng)新”原則，達(dá)到了減人提效的目的，保障了煤礦安全生產(chǎn)，推動(dòng)了煤炭企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

(3)煤礦智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，要做好整體建設(shè)規(guī)劃，循序漸進(jìn)。同時(shí)要以科技創(chuàng)新、服務(wù)創(chuàng)新為手段，尋求適用的、可實(shí)現(xiàn)的煤礦智能化建設(shè)路徑，逐步實(shí)現(xiàn)煤礦智能化建設(shè)過程的中、長期發(fā)展目標(biāo)。

(4)煤礦智能化建設(shè)是一個(gè)長期迭代升級和持續(xù)改進(jìn)的過程。未來需要在新型智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)的深度融合、生產(chǎn)裝備與智能化的深度融合、邊緣端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和智能化處理、5G和AI技術(shù)在煤礦應(yīng)用等領(lǐng)域進(jìn)行不懈探索，助力煤炭行業(yè)向“智能、綠色、高效、環(huán)?！钡目沙掷m(xù)性新型煤炭數(shù)字化生態(tài)轉(zhuǎn)型。