智慧矿山系统地基本构架与建设思路

智慧矿山系统的基本构架与建设思路

什么是智慧矿山：

智慧就是对事物能迅速、灵活、正确地理解和处理的能力。

智慧矿山就是对生产、职业健康与安全、技术和后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理的无人矿山。智慧矿山是本质安全矿山、高效矿山、清洁矿山;矿山的数字化、信息化是智慧矿山建设的前提和基础，智慧矿山的建设是逐步实现的，具有明显的阶段性。

1.智慧矿山系统的基本构架

智慧矿山包括了矿山的各个方面，按照通常的划分方法，可以分为三个方面，就是智慧生产系统、智慧职业健康与安全系统、智慧技术与后勤保障系统。1.1智慧生产系统

包括智慧主要生产系统和智慧辅助生产系统，智慧主要生产系统包括采煤工作面的智慧化和掘进工作面的智慧化，对于煤矿来讲，就是以无人值守采煤掘技术为代表的智慧综采工作面和无人掘进工作面。对于非煤矿山来讲，可能是以智慧爆破采矿为代表或者以自动机械采矿技术为代表的无人采矿工作面和无人掘进工作面系统。

1.1.1智慧主要生产系统包括：

1.1.1.1智慧采煤工作面方面可以分为：

智慧薄煤层无人工作面系统、智慧中厚煤层无人工作面系统、智慧综采放顶煤无人工作面系统、智慧充填开采工作面系统等。

1.1.1.2非煤矿山智慧采矿工作面

智慧任务爆破爆破采矿方面和智慧无人机械开采工作面。

1.1.1.3智慧掘进工作面主要有：

智慧机械无人掘进掘进工作面，和智慧炮掘无人工作面。

1.1.2智慧生产辅助系统

就是以无人值守为主要特征的智慧运输系统（含皮带运输、辅助运输）智慧提升系统、智慧供电系统、智慧排水系统、智慧压风系统、智慧通风系统、智慧调度指挥系统、智慧通讯系统等。

1.2智慧职业安全健康系统

近年来，我国矿山安全水平已经获得了巨大提高，安全管理的目标也从“减少事故，减少死亡”，提高到“洁净生产，关爱健康”的高度。从对于职业生命的关注，上升到对职工健康、幸福关爱。矿山的职业健康与安全包含了环境、防火、防水、等多个方面，子系统众多包含如下子系统：智慧职业健康安全环境系统，智慧防灭火系统、智慧爆破监控系统、智慧洁净生产监控系统、智慧冲击地压监控系统、智慧人员监控系统，智慧通风系统、智慧水害监控系统、智慧视频监控系统，智慧应急救援系统，智慧污水处理系统等等。

1.2.1智慧技术与后勤保障系统

为了煤矿生产安全提供技术保障和支持的系统，我们称为保障系统。保障系统分为技术保障系统、管理和后勤保障系统。

智慧技术保障系统是指地、测、采、掘、机、运、通、调度、计划、设计等的信息化、智慧化系统等。

智慧管理和后勤保障系统，智慧化的矿山管理后后勤保障系统，是指针对矿山的智慧化ERP系统、办公自动化系统、物流系统、生活管理、考勤系统等。

智慧矿山的主要特点

2.1“无人”是智慧矿山系统的最高形式

智慧矿山的显著标志就是“无人”，就是开采面无人作业、掘进面无人作业、危险场所无人作业、大型设备无人作业，直到整座矿山无人作业。整个矿山的各个方面都在智慧机器人和智慧设备下操作完成。

2.2智慧矿山系统建设的阶段性

2.2.1矿山技术发展的阶段性

矿山技术的发展大体经历了四个阶段，就是原始阶段--机械化化阶段--数字化信息化阶段--正在向智慧化阶段迈进。

一、原始开采阶段：人们主要通过手工和简单的工具稿刨、锨挖进行矿山的采掘活动，生产主要靠人力，效率极低。

二、机械化阶段：矿山在采掘、运输、提升、以及生产辅助方面采用大量机械设备和爆破施工，生产效率得到大大提高，矿井用人数量大大减少。

三、数字化信息化阶段，计算机技术的飞速发展，给传统的产业的发展带来了巨大机遇，“用信息技术改造传统产业，提升传统产业实现跨越式发展”也成为国家的战略，煤矿开展的“两化融合”、“三网合一”等工作就是这一阶段的的典型代表。从字面意义上来讲，数字化简就是将“书面”信息转变成电子信息数字信息；信息化主要是解决数据传输、数据呈现问题。

四、智慧化阶段，当前发到国家在各个领域都快速的向智慧时代飞进！尤其在军事领域，例如无人飞机、机器战士，无人战车等等。

智慧就是具有人类一样的思维能力，就是可以代替人处理复杂的工作，就是“无人”，智慧矿山能够主动的感知、自动分析、并能够正确快速地处理的矿山系统。

信息化数字化与智慧化的区别标志就是是否实现了“无人”。

2.2.2 智慧矿山系统发展的阶段性

智慧矿山的发展是是一个不断进步的过程，而且随着科技水平的提高，智慧化的程度也将不断提升。

我们认为智慧矿山的建设可划分为四个阶段。

一是单个系统、单项技术的智能化，实现一个系统、一个岗位的“点上的无人”。二是多个系统的智慧化，实现部分系统的集成，实现”面上的无人”。

三是实现“一个矿井的无人”。就是井下生产、安全、后勤系统的全面无人。

四是实现“矿区系统的无人”。实现包括矿井生产安全、洗选、运输等矿区一级系统无人作业。

在此条件下，随着技术的进步，各个环节的无人技术还将不断进步和优化，达到更高的效率。

3.我国智慧矿山系统建设的基础与现状

3.1 智慧无人开采技术的现状

引进了一些国外的无人采面工作面系统，代表煤矿是

2000年铁法小青矿、2003年马兰、2005年大同引进DBT刨煤机自动工作面。2005年神化神东公司先后建成榆家梁煤矿哈拉沟半截深、补连塔全截深工作面。

自主知识产权的研发，山西科达自动化等公司为代表的国内厂家，积极投入无人采面工作面的研发，取得可喜成绩，已经有十多个工作面装备。

存在问题，一是我国煤矿地质条件复杂（例如具有特厚、厚、中厚、薄煤层等不同条件），需要针对不同地质条件研发不同的设备，在远程控制、环境探测、数

据分析等方面还有一些关键技术需要突破。

在非煤矿山方面，主要采用爆破采矿技术。实现智慧化的方向应该是智慧无人爆破系统和智慧机械开采两个方向。

3.2 智慧无人掘进技术的现状

当前岩石掘进作业生产线，煤巷综掘技术代表着掘进技术的现有水平。在智慧化方面，缺少无人掘进机械，也缺少无人爆破掘进工作面技术。但是，在掘进机的信息化、喷浆机器、智能爆破技术等方面具有一批新的成果。

3.3智能辅助生产系统的的现状

辅助系统的智慧化工作，近年来发展迅速，无人排水系统、无人供电系统、无人皮带集中控制系统、无人压风系统、无人提升系统、主风机无人系统等在一些煤矿安装使用。山东能源集团等在矿井调度指挥、通讯方面进行了智能化建设，实施了“e”矿山工程、矿井“一卡通、物联网”工程，在通讯技术方面，装备了井下无线通讯、有线通讯、广播通讯以及井下千兆光纤环网通讯系统。山西、河南、安徽等省，以及神化、中煤等大型国有煤矿也推出了一些智能辅助系统。

3.4智能职业健康与安全监控系统的现状

一、智能激光感知技术，由激光驱动的传感技术，实现了现场无电无人工作，无电传输，免维护。是传感技术的革命性进步。

二、智能二氧化碳防灭火系统，在易操作性，防灭火效果等方面大大超过了氮气防灭火技术。

三、智能爆破技术，依照本质安全理念，智慧控制的理念，实现了对爆破全过程的自动监控自动控制，实现了“爆破本质安全，不安全就不能爆破”。数码雷管技术、智能炸药技术也取得了快速发展。