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煤礦智能化建設的十大“痛點”
發布時間:2021-09     作者:      分享到:

?    為推動煤礦智能化高質量發展,2020年2月,國家發改委等八部委聯合印發了《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》,明確了煤礦智能化發展目標和任務;同年9月召開的全國煤礦智能化現場推進會進一步明確提出了加快推進智能化煤礦建設的要求,全面推動了我國煤礦智能化發展。但是,我國煤礦智能化建設仍處于培育示范階段,距離實現全面智能化還有不小差距。目前,我國煤礦智能化建設還存在諸多“痛點”須全力消除。

      智能化認識和理念不統一

??部分地區和煤礦企業沒有認識到智能化是行業發展的必然趨勢,片面強調投入大、技術難、要求高,甚至是“面子工程”。既怕增加負擔、影響經濟效益,又怕承擔失敗的風險,有畏難情緒和消極心理,發展腳步相對滯后。

??智能化煤礦建設是高新技術融入礦山場景、漸進迭代的發展過程,不是一次性結果,更不是“交鑰匙工程”。對煤礦智能化認識和理念的不統一,本質上不是對智能化概念的糾纏,而是因循守舊的保守思維對技術變革的不適應。在煤礦智能化發展尚不充分、技術裝備還不完善的初級階段,這是自然存在的分歧,與煤礦綜合機械化發展之初的情況類似。但是,我們不能全面否定和濫用智能化概念。

??各地智能化發展不平衡

??由于我國煤層賦存條件復雜多樣,不同條件礦井進行智能化建設的技術路徑、難易程度、可實現效果等均不相同。

??目前,我國煤礦智能化發展不平衡主要表現在:不同礦區智能化建設基礎不平衡,不同地區智能化建設水平發展不平衡,煤礦不同系統智能化水平發展不平衡,智能化技術需求與技術發展現狀不平衡,硬件與軟件投入不平衡,煤礦智能化相關投入與產出比不平衡。

??5G應用場景和生態匱乏

??5G作為新一代信息技術,具有大帶寬、廣連接、低時延等優點。聯合網絡切片、邊緣計算等核心技術,5G可以為垂直行業帶來變革性的應用場景。

??煤礦5G應用經過第一階段的探索和實踐,取得了很多寶貴經驗,比如提出了5G融合一張網的煤礦通信融合的核心訴求,并開展了初步融合探索等。但同時也發現了諸多實際問題,如5G網絡系統架構不統一、5G應用場景有待挖掘、5G技術及終端生態匱乏等。

??“透明地質”技術支撐能力不足

??地質探測技術與裝備的智能化,探測信息的數字化、模型化及地質信息與工程信息的有效融合,是打造“透明地質”或“透明工作面”的基礎。目前,受地質探測理論、技術與裝備發展水平的限制,“透明地質”技術保障支撐能力明顯不足。主要表現在:地質數據尚未全部實現數字化,地質探測技術的探測精度和范圍尚難以滿足煤礦智能化建設要求,地質體三維高精度建模技術有待提升,現有技術難以建立高精度“透明地質”模型,地質信息與工程信息尚未實現融合,地質探測技術與裝備的智能化程度較低。

??采掘失衡、掘支失衡問題尚未解決

??目前,我國煤礦巷道掘進的機械化程度約為60%,且普遍存在采掘失衡、掘支失衡等問題,巷道掘進智能化尚處于起步階段,主要表現在:掘進工作面空間狹小、作業工序復雜,掘、支、錨、運協同作業困難;截割與支護設備的可靠性和適應性有待提高;受強干擾、高粉塵、狹長作業空間等因素影響,難以實現掘進設備定姿和定位;智能化快速掘進相關技術與裝備投入少、技術進步緩慢。

??智能化技術難以適應復雜工作面條件

??截至2020年上半年,我國已經建成不同類型、模式和效果的智能化綜采工作面338個,形成了4種智能化工作面開采模式,但工作面智能化開采效果有待提高,主要表現在:綜放工作面智能化放頂煤技術未能有效突破;煤機裝備的可靠性及自適應控制技術有待突破;智能化開采技術對復雜煤層條件的適應性差,綜采設備群智能協同控制效果有待提升;工作面端頭支架、超前支架智能化水平較低;工作面設備的智能決策能力有待提升,相關感知信息有效利用率較低,不同類型感知信息的融合分析效果較差,尚未形成完善的感知、分析、決策、控制閉環管理。

??智能化巨系統兼容協同困難

??智能化煤礦需要建設基礎應用平臺、掘進系統、開采系統等近百個子系統,是一個復雜的巨系統。不同系統之間的數據兼容、網絡兼容、業務兼容和控制兼容效果較差,難以實現系統間智能協同作業。主要表現在:數據格式尚未實現統一,網絡通信協議兼容性差,業務系統兼容性較差,系統間協同控制兼容性差。

??智能機器人作業技術有待突破

??應用機器人技術將工人從繁重危險的地下采礦作業中解放出來,是實現煤礦智能化的重要途徑。井上下智能機器人作業技術有待突破。

??突破點主要表現在:煤礦機器人基礎共性關鍵技術有待突破,機器人精準定位、自主感知與決策、精準導航與調度、避障、集群管控與續航管理以及輕型防爆材料等相關技術尚未突破;現有煤礦機器人主要通過集成各類傳感器對井下各類環境信息進行感知,功能比較單一,智能化程度較低。按照井下防爆要求,現有機器人比較笨重、靈活性較差,對復雜煤層條件的適應性較差;現有煤礦機器人以巡檢為主,且多為軌道巡檢機器人,性能有待提升;掘進機器人、噴漿機器人、支護機器人、救援機器人等相關機器人亟待開發。

??智能化煤礦管理與人才儲備不足

??目前,智能化煤礦建設仍然采用傳統的管理模式,受我國人口老齡化、勞動力不足等因素的影響,煤礦智能化專業技術人才不足,主要表現在:傳統管理模式難以適應智能化煤礦,煤礦缺少智能化專業職能部門,智能化煤礦從業人員整體技術水平偏低,智能化人才培養體系不健全,缺少專業化運維團隊。

??智能化煤礦投入保障不足

??煤礦智能化建設需要較大的資金投入。不過,一些效益較差的企業智能化發展資金不足,特別是短期收益不明顯,影響企業投資的決心。

??主要表現在煤礦智能化投入整體強度仍然偏低,企業間差距較大;煤礦智能化短期收益主要表現為安全效益,經濟效益不顯著;智能化煤礦運營過程中形成的大量數據資源價值尚未得到充分挖掘;缺少客觀、專業、真實反映煤礦智能化投入與效益的評價方法。


??                                          (作者系中國工程院院士)


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