煤礦智能開采及評價標(biāo)準(zhǔn)如何制定?

智能開采是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進技術(shù)，使工作面采煤機、液壓支架、輸送機(含刮板式輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、可伸縮帶式輸送機)以及電液動力設(shè)備等形成具有自主感知、自主決策和自動控制運行功能的智能系統(tǒng)，實現(xiàn)工作面落煤(截割或放頂煤)、支護、運煤作業(yè)工況自適應(yīng)和工序協(xié)同控制的開采方式。

智能開采是煤炭開采的發(fā)展方向和必然趨勢。日前，八部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確提出煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐，智能開采是智能煤礦的技術(shù)核心。

智能開采的特點包含三要素

智能開采的顯著特點是工作面設(shè)備和控制系統(tǒng)具有智能感知、智能控制、智能決策3個要素，即智能三要素。其中，智能感知是基礎(chǔ)、智能決策是重點、智能控制是結(jié)果。通過智能感知感受工作面開采環(huán)境和條件變化，然后通過智能決策系統(tǒng)進行自主決策分析，通過智能控制來控制設(shè)備動作，從而實現(xiàn)工作面的智能化開采。

智能控制與自動控制的區(qū)別在于，自動控制只是單純執(zhí)行指令，智能控制可以隨著條件變化自主分析并自動調(diào)整運行參數(shù)，有學(xué)習(xí)、分析、決策的過程，是動態(tài)控制。

當(dāng)前，我國煤礦還處于智能開采發(fā)展的初級階段，特點是智能決策系統(tǒng)相對缺失。智能決策需要通過系統(tǒng)自主學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)訓(xùn)練形成自主分析與決策機制，以解決包括大數(shù)據(jù)分析、多信息融合與系統(tǒng)協(xié)同聯(lián)動在內(nèi)的智能決策問題。但是，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)機理不明，難度較大。目前，可從系統(tǒng)協(xié)同聯(lián)動方面入手，來解決系統(tǒng)決策機制——簡言之就是基于協(xié)同聯(lián)動的智能決策問題，它以關(guān)鍵特征信息為基礎(chǔ)，智能協(xié)調(diào)各裝備的協(xié)同聯(lián)動，解決現(xiàn)有智能控制裝備單兵作戰(zhàn)問題，實現(xiàn)工作面裝備群的智能協(xié)調(diào)聯(lián)動。

明確智能工作面分類與分級標(biāo)準(zhǔn)

智能工作面分類與分級標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以國內(nèi)現(xiàn)有工作面智能化開采技術(shù)和裝備為基礎(chǔ)，結(jié)合我國煤層賦存條件多樣性的特點，先對智能化工作面進行了定義，提出了智能化采煤工作面通用要求與系統(tǒng)配套條件，給出了智能化工作面分類、分級評價指標(biāo)體系與評價方法，以解決智能化工作面標(biāo)準(zhǔn)缺失的問題。

為了便于考核，應(yīng)將智能化采煤工作面分為智能化采煤工作面生產(chǎn)系統(tǒng)和智能化采煤工作面輔助生產(chǎn)系統(tǒng)兩大系統(tǒng)。前者包含智能割煤、智能支護、智能運輸、智能控制、網(wǎng)絡(luò)通訊、智能視頻、智能噴霧、智能供液、智能巡檢、智能供電10個子系統(tǒng)。后者包含工作面照明、工作面語音、通風(fēng)和防滅火、智能安全監(jiān)測4個子系統(tǒng)。

智能工作面分類以煤層條件為基本指標(biāo)，開采技術(shù)參數(shù)為參考指標(biāo)，采用模糊綜合評價方法，將各因素評價結(jié)果按一定映射方法處理為可計算綜合評價值，并按百分制進行評判，將工作面煤層開采條件分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類。工作面條件共有20個分項指標(biāo)，包括煤層厚度、煤層穩(wěn)定性等17個基本指標(biāo)，以及工作面走向長度、工作面傾斜寬度、可布置工作面數(shù)量3個參考指標(biāo)。

根據(jù)工作面智能化水平高低及其實現(xiàn)程度對工作面智能化程度進行分級，同樣可采用百分制進行評判，將智能化采煤工作面分為高、中、低三級，分值若低于60分則為未達到智能化工作面標(biāo)準(zhǔn)。

考慮到相同分值條件下，復(fù)雜工作面投入和付出的努力更多，可在制定分級評價指標(biāo)時適度傾斜。由于其權(quán)重較小，工作面條件對分級評價的分值有所影響，但影響不大。

(作者系中煤科工集團開采研究院有限公司開采裝備研究所主任)