智能礦山如何從“提速”走向“提質”

　　在日前舉辦的中國國際煤炭采礦技術交流及設備展覽會上，一批涵蓋煤礦智能化建設、綠色低碳轉型、清潔高效利用等方面的最新技術與裝備亮相登場。智能設備是重塑行業(yè)格局的關鍵力量，我國綜采、掘進、運輸等全流程裝備智能水平已躍升至世界領先。

　　《中國能源報》記者在展會上了解到，近年煤炭行業(yè)密集涌現(xiàn)了大模型、智能云平臺、數字孿生系統(tǒng)等一批新技術。未來，隨著數字孿生系統(tǒng)逐漸完善、人機協(xié)同水平進一步上升，礦山智能設備將更加易用。AI、具身智能技術加速發(fā)展，礦山智能裝備將成長為“會感知、會思考、會執(zhí)行”的智能體，讓智能礦山升級為“智慧礦山”。

　　智能開采已成行業(yè)亮點

　　“當前，以煤礦智能化為導向的科技創(chuàng)新步伐正在加快，科技和產業(yè)創(chuàng)新深度融合。近年來，首個國家級區(qū)塊鏈平臺、行業(yè)全產業(yè)鏈智能云、行業(yè)大模型已經上線運行，智能化開采取得重大進展?！敝袊禾抗I(yè)協(xié)會會長梁嘉琨表示，當前，煤機智能制造成為行業(yè)亮點，覆蓋“采、掘、運”的智能化、數字化、信息化裝備水平已經達到世界之最。

　　在神東礦區(qū)，“煤海蛟龍”穿梭地下，掘進、支護、運輸等復雜工序“三位一體”，月進尺達3088米，創(chuàng)造單巷掘進月進尺世界紀錄。智能技術也深入綜采場景，支撐從薄煤層到大采高煤層的開采。國家能源投資集團副總經理楊鵬說：“我們已建成世界首套8.8米超大采高智能工作面，連續(xù)穩(wěn)產高產。首個薄煤層智能化無人工作面也已投產，生產效率提高16.7%?！?/p>

　　據了解，截至今年4月，全國已建有1806個智能化采掘工作面，建成智能化工作面的煤礦達907處，煤礦智能開采產能占比超過50%。礦山智能化建設的推進，讓超1.6萬個固定崗位實現(xiàn)無人值守，重點煤礦企業(yè)智能化綜采工作面單班作業(yè)人員減少6人以上，勞動工效提高20%。

　　隨著一批多種類型、不同模式的智能化煤礦落地投產，近年煤礦智能化發(fā)展也由示范建設轉向規(guī)模推廣。但目前我國煤礦智能化仍面臨建設進展不平衡、基礎不穩(wěn)固、常態(tài)化運行水平低等一系列問題。其中，高等級的智能工作面常態(tài)化運行率常年不足60%，相比“到2026年智能化工作面常態(tài)化運行率不低于80%”目標仍有差距。

　　“人機協(xié)同”破解常態(tài)運行難題

　　中國工程院院士、江西理工大學校長葛世榮認為，礦山智能化的根本目的在于追求“減人、增安、提效”，但在復雜多變地質條件下，目前的智能裝備仍有可靠性欠佳、感知不精準、數據交互不足等多種缺陷，難以達到全自主運行目標，將地質體數據化、裝備智能化，同時提升人機協(xié)同水平，是解決這個難題的有效途徑。

　　“智能礦山發(fā)展如果過度追求無人化，把人類的經驗和智慧放到一邊，其實在無形中加大了對智慧礦山技術要求和運行難度。”葛世榮看來，智能裝備是硬件，地質數據是軟件，通過人機協(xié)同將兩者結合，是智慧礦山未來發(fā)展的可行方向?！叭藱C協(xié)同既能實現(xiàn)特定的無人化作業(yè)，又能彌補智能技術的短板。”

　　要提升人機協(xié)同水平，離不開數字孿生技術的支持，通過構建出一個與物理礦山高度相似的虛擬礦山，實時反映物理礦山的運行狀態(tài)，利用數據分析和模擬預測，為生產決策提供科學依據。葛世榮表示，數字孿生的最大優(yōu)勢在于“以虛控實”，能夠讓人員對設備實施超視距的遠程控制，礦山設備控制從“身臨其境”轉變?yōu)椤吧砣缙渚场?。“在有些礦山，數字孿生系統(tǒng)已初具雛形，通過對礦山的精確建模，無人駕駛礦車可以在道路上按規(guī)劃路線行駛，工作人員可以在距離礦山1000公里以外的位置控制礦車啟停?！蓖瑫r，數字孿生系統(tǒng)也需要內置大模型、專家系統(tǒng)、知識圖譜等，對傳感器實時采集的煤巖識別、礦山壓力、煤流監(jiān)控等數據進行自主分析，依托算法進行調優(yōu)決策并反饋回設備。

　　AI助推礦山走向“智慧”

　　從近年來一批礦山大模型相繼發(fā)布，到今年礦山企業(yè)掀起“AI接入潮”，AI正引領礦山行業(yè)智能化發(fā)展的“新潮流”。與當前已能夠實現(xiàn)自適應、自主學習的礦山設備相比，AI能更進一步了解信息間的邏輯關系，跳出既有數據的限制進行自主推理，讓礦山從“智能”走向“智慧”。

　　例如，陜煤集團將AI和風險管控體系相結合，發(fā)揮NOSA體系讓安全管理有標準、可檢查、可持續(xù)優(yōu)勢的同時，利用AI讓風險識別更精準、預警更及時。陜西煤業(yè)化工集團副總經理袁廣金表示：“AI+NOSA智能風險管控系統(tǒng)應用以來，集團安全周期超1000天礦井達33對，員工工效提升40%，百萬噸死亡率下降92%。”

　　中國中煤能源集團副總經理、總工程師馬世志指出，培育煤炭新質生產力，核心是推進生產全流程與人工智能深度融合。近年來，中國中煤推動“人工智能＋”全面落地，各生產企業(yè)部署計算機視覺領域場景應用160余項，邊緣側小模型1080個。不僅在井下，AI在電廠運行和巡檢、化工智能生產方面也取得良好應用成效。

　　葛世榮預測，伴隨未來AI進一步發(fā)展，具身智能將成為礦山機械的發(fā)展趨勢。AI將賦予傳統(tǒng)設備“生命”，成為自主感知、自動決策的智能體。掘進機將成為“穿山甲”，行進機構、截割頭和碎巖運輸等復雜工序協(xié)調默契；支架將成為地下“大象”，自主感知頂板壓力并自適應調控支撐力，跟隨采煤機實現(xiàn)自主移動和圍巖支護。未來，越來越多“會感知、會思考、會執(zhí)行”的智能體將替代人員下井，煤礦將從“人管設備”轉向“設備管設備”。（記者 楊沐巖）

　　轉自：中國能源報

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