“‘智能+绿色矿山’建设将开启煤炭企业创新和变革的新时代。”近日，中国工程院院士、中国煤炭科工集团首席科学家王国法在“煤矿科学技术大讲堂”系列公益讲座中做如上表述。

　　他公开表示，煤矿智能化与煤矿综合机械化发展过程一样，是一个不断发展的过程。我国要建设“智能+绿色”的新矿业与新煤矿，其内涵就是要坚持生态优先，树立绿色发展的理念，将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人等智能技术与绿色开发利用深度融合。

　　煤矿智能化关键技术研发实践

　　王国法表示，煤矿智能化的内涵是指煤矿的开拓设计、地测、采掘、运通、洗选、安全保障、生态保护、经营管理等主要系统，具有自感知、自学习、自决策与自执行的基本能力。

　　“煤矿智能化与煤矿综合机械化发展过程一样，它是一个不断发展的过程，煤矿智能化程度也是一个不断进步的过程。”

　　基于上述认知，他指出，可以对当前煤矿智能化发展中存在的一些问题取得统一的认识。如智能化煤矿的显著特征是以数据驱动业务、深度互联互通、全面透彻的感知，人工智能、虚拟现实、增强现实、智能穿戴等混合智能，实现弹性供给、定制化产品等。

　　智能化煤矿的支撑技术是“矿山工业互联网+矿山大数据技术”，建设数据是基础；智能化煤矿建设是技术融入矿山场景的过程，不是一次性的结果，也不是传统的“基本建设交钥匙工程”。

　　“它是煤炭企业管理水平和持续运维能力不断提升的过程，是一个复杂的系统工程。‘智能+绿色矿山’建设将开启煤炭企业创新和变革的新时代。”王国法说。

　　近些年来，针对煤矿智能化发展中存在的一些基础理论问题，王国法与团队在国家项目的支持下，重点开展了智能化技术理论三个方面的研究——基于智能感知的数字煤矿智慧逻辑模型、智慧逻辑模型框架下的开采系统智能化控制的理论，以及开采系统健康状态评价、寿命预测与维护决策机制。

　　而在智能化开采技术装备研发中，王国法与团队在煤矿智能化开采的四种基本模式上取得了一些重要的进展。

　　这四种模式为薄及中厚煤层智能化无人开采模式、大采高工作面人机环智能耦合人机协同高效开采模式，特厚煤层综放工作面的智能化操控与人工干预辅助放煤相结合的模式与复杂条件下“机械化+智能化”的开采模式。

　　王国法说：“我们从2010年起，针对黄陵矿区煤与油型气共生薄、中厚和厚煤层条件，研发了安全高效智能化开采成套技术和装备。自2014年起，分别在黄陵一矿、二矿实现了常态化地面远程监控、工作面内无人操作的智能化开采。”

　　如针对大型煤炭基地6~9米厚煤层，他们开发了大采高和超大采高条件下，大空间、强矿压造成围岩失稳、形成片帮、冒顶等难题，发明了智能耦合控制技术，采用人机环智能耦合高效开采模式，突破了超大采高工作面液压支架-围岩智能耦合控制等关键技术，研发了超大采高智能化综采装备系统，使我国在6~9米大采高综采技术和装备方面处于世界领先水平，为世界提供了厚煤层开采的“中国模式”。

　　如兖矿集团金鸡滩煤矿自2016年起，在全球范围内首家成功实施8米以上超大采高智能化综采。近年来一直稳定地推进，保持着日产6万吨以上的水平，实现了月产150万吨以上、年产1500万吨的水平，创造了综采高度产量及效率的世界最高纪录。

　　针对20米以上的特厚煤层开采难题，王国法与团队研发了特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备，并逐步形成了智能操控与人工干预辅助放煤融合的模式。

　　针对硬煤特厚煤层，特别是陕蒙地区大型煤矿的硬煤特厚煤层，他们研发了世界首套7米超大采高智能化综放成套装备，将放顶煤集采的高度提高到7米，有效地解决了硬煤特厚煤层高效高回收率综放的难题。

　　针对西南矿区和一些老矿区大倾角、急倾斜等复杂难采煤层安全开采的难题，研发了“机械化+智能化”开采模式，解决了大倾角工作面装备系统稳定性控制的难题，最大程度的降低工人劳动强度，提高复杂条件下采煤作业的安全水平。王国法表示：“难采煤层智能化开采还存在很多瓶颈，我们要通过持续的技术与装备攻关，不断提高复杂煤层条件下的智能化开采水平。”

　　智能化煤矿顶层设计与系统架构

　　智能化煤矿的总体架构包括智能化的综合管控平台、通讯网络平台、数据中心、资源视图中心和十大主要智能化应用系统。

　　王国法指出，智能化煤矿的“智慧大脑”就是智能化综合管控平台。“要建立矿山‘一张网’即5G融合网络；建立数据‘一片云’即云数据中心；建设资源‘一视图’即GIS空间信息服务系统。”

　　实现智能化煤矿要重点建设十个主要智能化系统，包括煤矿智慧中心及综合管理系统、高速通信网络及精准位置服务系统、地质保障及4D-GIS动态信息系统、巷道智能快速掘进系统、工作面智能协同控制系统、煤流及辅助运输智能仓储系统、井下环境感知及安全管控系统、固定场所无人值守智能管理系统、煤矿智能洗选系统、智慧场区与经营管理系统等。

　　如要对煤矿的智慧中心及综合管理系统进行顶层管理系统的设计，建立企业云平台、大数据分析、边缘计算；高速通信网络及精准位置服务系统，则要开发井下5G+精准定位系统；地质保障及4D-GIS动态信息系统，要基于GIS系统建立四维可视化平台。

　　他指出，目前我国煤矿采掘失衡是一个普遍的突出矛盾，快速掘进是几年来很多企业下大功夫进行攻关的重要方向，进展也比较快。“我们要改进掘进工艺的技术模式，攻克快速支护、自主连续掘进等关键技术难题，探索实现配套装备自动化、智能化、一体化掘进模式，构建适用于不同煤层条件的煤矿智能化快速掘进工艺技术与装备体系。”

　　“智能+绿色”新煤矿的战略思考

　　习近平总书记曾提出“四个革命、一个合作”的能源安全新战略，即能源消费革命、能源供给革命、能源技术革命、能源体制革命，以及“一带一路”能源合作。

　　党的十九届四中全会公报也提出：“全面建立资源高效利用制度，推进能源革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系”。

　　王国法表示：“落实能源安全新战略，推进现代能源与矿业治理体系是国家治理体系和治理能力的重要组成部分。”

　　他建议，我国要建设“智能+绿色”的新矿业与新煤矿，其内涵就是要坚持生态优先，树立绿色发展的理念，将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人等智能技术与绿色开发利用深度融合，实现资源开采、运输、安全保障等过程的智能化运行，形成矿产资源智能开发与生态环境协调发展的矿业开发新格局，为矿业的高质量发展提供强大的推动力。

　　而“智能+绿色”矿业体系，包括规划体系、政策支持体系、标准体系、技术体系、管理体系与人才管理体系。

　　能源与矿业治理体系是国家治理体系在能源与矿业领域的具体体现，是国家治理体系的重要组成部分，需要以国家治理体系为指导，同时体现能源与矿业自身发展的规律和发展实际，王国法指出，“党中央已经出台了一系列的关于推进国家能源治理体系的文件”。

　　而技术赋能则成为推进能源与矿业治理体系现代化的保障。5G、大数据、人工智能及区块链等新一代信息技术，在关键技术设备系统平台等方面已具备了应用基础，并且已在垂直行业获得了初步应用。

　　当前，5G已经进入了商业应用的阶段，全国已有50多个城市建设了5G基站5万多个，未来将集中于推动5G在垂直行业的示范应用。陕北矿业、延昌石油、兖矿、阳泉等矿业集团也都在积极推进矿山5G系统的建设。

　　我国区块链相关专利数已占据全球区块链专利权的约80%以上，相关技术已经在金融业、政务、企业等众多领域实现深度应用。大数据获取、存储、管理、处理、分析等相关技术已有显著进展，在行业内的预测性及指导性应用将是其未来发展重点。

　　王国法指出：“基于人工智能的技术已在能源和矿业行业各领域深入应用，智能矿山建设已取得了初步的成效。”

　　当下，如何大幅度提升能源开采与使用效率、降低能源使用成本已成为当前能源与矿业工程领域需要解决的迫切问题。

　　随着第四次工业革命席卷全球，新一代信息技术能够大幅促进能源生产的智能化、能源消费的合理化、能源监管的透明化，成为能源转型的先导力量，新一代信息技术与能源矿业工程的深度融合成为必然趋势。

　　“新一代信息技术在能源和矿业领域融合发展的技术扩散。应先以矿业领域为依托，实现关键技术突破、落地与推广，并促进标准形成。同时，选择矿业领域内应用成熟的技术进行产业外的推广。”王国法说。

　　“新基建”带来新机遇

　　在王国法看来，“新基建”为煤矿智能化、煤炭企业和相关企业发展带来了新的机遇。

　　“新基建”就是以5G、人工智能和工业互联网、物联网为代表的新型基础设施建设。与传统基建像铁路、公路、桥梁、水利工程等不同，“新基建”具有鲜明的科技特征和科技导向，是以现代科技——特别是信息科技为支撑，旨在构建数字经济时代的关键基础设施，推动实现经济社会数字化转型。

　　“新基建”主要包括信息基础设施、融合基础设施以及创新基础设施，主要指支撑科学研究、技术开发、产品研制的具有公益属性的基础设施研发平台。

　　王国法分析指出：“中共中央、国务院对‘新基建’发展提出了一系列的指导性意。‘新基建’是中央实施的一项推进高质量发展的重要战略举措，可推进煤炭企业加快转型发展步伐、吸收数字化时代赋予的科技力量，充分释放工业互联网的连接、融合与共享价值，依靠技术、管理、商业模式的创新，能提高精细化运营和精细化管理的水平，实现科技创新与产业升级相互促进。”

　　他强调，在方兴未艾的第四次工业革命浪潮中，搭上“新基建”的红利专车、抓住智能化发展的机遇，对中国煤炭行业实现转型升级高质量发展至关重要。

　　“要推进现代化能源与矿业治理体系建设，我认为要从国情出发，科学提升能源与矿业治理水平，并深化能源体制改革，为能源与矿业治理保驾护航。同时发挥大国责任，构建国际能源新秩序。”（本文未经报告人审核）