智能矿山如何从“提速”走向“提质”
来源:欧宝娱乐 时间:2025-11-10 07:24:06
与当前已可以在一定程度上完成自适应、自主学习的矿山设备相比,AI能更进一步了解信息间的逻辑关系,跳出既有数据的限制进行自主推理,让矿山从“智能”走向“智慧”。
在日前举办的中国国际煤炭采矿技术交流及设备展览会上,一批涵盖煤矿智能化建设、绿色低碳转型、清洁高效利用等方面的最新技术与装备亮相登场。智能设备是重塑行业格局的关键力量,我国综采、掘进、运输等全流程装备智能水平已跃升至世界领先。
《中国能源报》记者在展会上了解到,近年煤炭行业密集涌现了大模型、智能云平台、数字孪生系统等一批新技术。未来,随着数字孪生系统逐渐完善、人机协同水平进一步上升,矿山智能设备将更加易用。AI、具身智能技术加速发展,矿山智能装备将成长为“会感知、会思考、会执行”的智能体,让智能矿山升级为“智慧矿山”。
“当前,以煤矿智能化为导向的科学技术创新步伐正在加快,科技和产业创新深层次地融合。近年来,首个国家级区块链平台、行业全产业链智能云、行业大模型已经上线运行,智能化开采取得重大进展。”中国煤炭工业协会会长梁嘉琨表示,当前,煤机人机一体化智能系统成为行业亮点,覆盖“采、掘、运”的智能化、数字化、信息化装备水平已达到世界之最。
在神东矿区,“煤海蛟龙”穿梭地下,掘进、支护、运输等复杂工序“三位一体”,月进尺达3088米,创造单巷掘进月进尺世界纪录。智能技术也深入综采场景,支撑从薄煤层到大采高煤层的开采。国家能源投资集团副总经理杨鹏说:“我们已建成世界首套8.8米超大采高智能工作面,连续稳产高产。首个薄煤层智能化无人工作面也已投产,生产效率提高16.7%。”
据了解,截至今年4月,全国已建有1806个智能化采掘工作面,建成智能化工作面的煤矿达907处,煤矿智能开采产能占比超过50%。矿山智能化建设的推进,让超1.6万个固定岗位实现无人值守,重点煤矿企业智能化综采工作面单班作业人员减少6人以上,劳动工效提高20%。
随着一批多种类型、不同模式的智能化煤矿落地投产,近年煤矿智能化发展也由示范建设转向规模推广。但目前我国煤矿智能化仍面临建设进展不平衡、基础不稳固、常态化运行水平低等一系列问题。其中,高等级的智能工作面常态化运行率常年不足60%,相比“到2026年智能化工作面常态化运行率不低于80%”目标仍有差距。
中国工程院院士、江西理工大学校长葛世荣认为,矿山智能化的根本目的是追求“减人、增安、提效”,但在复杂多变地质条件下,目前的智能装备仍有可靠性欠佳、感知不精准、数据交互不足等多种缺陷,难以达到全自主运行目标,将地质体数据化、装备智能化,同时提升人机协同水平,是解决这一个难题的有效途径。
“智能矿山发展如果过度追求无人化,把人类的经验和智慧放到一边,其实在无形中加大了对智慧矿山技术方面的要求和运行难度。”葛世荣看来,智能装备是硬件,地质数据是软件,通过人机协同将两者结合,是智慧矿山未来发展的可行方向。“人机协同既能实现特定的无人化作业,又能弥补智能技术的短板。”
要提升人机协同水平,离不开数字孪生技术的支持,通过构建出一个与物理矿山高度相似的虚拟矿山,实时反映物理矿山的运作时的状态,利用数据分析和模拟预测,为生产决策提供科学依据。葛世荣表示,数字孪生的最大优点是“以虚控实”,能够让人员对设备实施超视距的远程控制,矿山设备控制从“身临其境”转变为“身如其境”。“在有些矿山,数字孪生系统已初具雏形,通过对矿山的精确建模,无人驾驶矿车可以在道路上按规划路线行驶,工作人能在距离矿山1000公里以外的位置控制矿车启停。”同时,数字孪生系统也需要内置大模型、专家系统、知识图谱等,对传感器实时采集的煤岩识别、矿山压力、煤流监控等数据来进行自主分析,依托算法进行调优决策并反馈回设备。
从近年来一批矿山大模型相继发布,到今年矿山企业掀起“AI接入潮”,AI正引领矿山行业智能化发展的“新潮流”。与当前已可以在一定程度上完成自适应、自主学习的矿山设备相比,AI能更进一步了解信息间的逻辑关系,跳出既有数据的限制进行自主推理,让矿山从“智能”走向“智慧”。
例如,陕煤集团将AI和风险管控体系相结合,发挥NOSA体系让安全管理有标准、可检查、可持续优势的同时,利用AI让风险识别更精准、预警更及时。陕西煤业化工集团副总经理袁广金表示:“AI+NOSA智能风险管控系统应用以来,集团安全周期超1000天矿井达33对,员工工效提升40%,百万吨死亡率下降92%。”
中国中煤能源集团副总经理、总工程师马世志指出,培育煤炭新质生产力,核心是推进生产全流程和AI深层次地融合。近年来,中国中煤推动“人工智能+”全面落地,各生产企业部署计算机视觉领域场景应用160余项,边缘侧小模型1080个。不仅在井下,AI在电厂运行和巡检、化工智能生产方面也取得良好应用成效。
葛世荣预测,伴随未来AI逐步发展,具身智能将成为矿山机械的发展的新趋势。AI将赋予传统设备“生命”,成为自主感知、自动决策的智能体。掘进机将成为“穿山甲”,行进机构、截割头和碎岩运输等复杂工序协调默契;支架将成为地下“大象”,自主感知顶板压力并自适应调控支撑力,跟随采煤机实现自主移动和围岩支护。未来,慢慢的变多“会感知、会思考、会执行”的智能体将替代人员下井,煤矿将从“人管设备”转向“设备管设备”。
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