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王国法院士:智能化开采引发煤炭工业新技术革命
来源: | 作者:pmof93969 | 发布时间: 2019-07-30 | 2379 次浏览 | 分享到:

     能源是人类生存与发展的物质基础,化石能源是世界主要能源,在能源消费结构中占86%,非化石能源和可再生能源虽然发展很快,但是也只占14%。

   煤炭一直是我国主体能源,目前煤炭在我国一次能源生产和消费结构中仍然占70%和60%以上。我国化石能源资源主要是煤炭,煤炭也是可以清洁高效利用的最安全能源,目前清洁高效发电技术已经取得重大突破,已经可以实现有害气体近零排放,IGCC(整体煤气化联合循环技术)发电可以实现二氧化碳的近零排放,煤炭清洁转化技术,燃煤工业锅炉的高效燃烧技术,污染物的控制与资源化利用技术,都取得了重要的进展。这为煤炭的清洁利用,提供了有效科技支撑。


01


煤炭的清洁利用呼唤智能化

     能源是不是清洁,不是看它的“出身”,而是看它能否清洁利用。

   未来相当长时间内,煤炭仍然将在世界能源结构中占有较大比例,仍然是我国主体能源。目前存在的去煤化和煤炭被污无名化现象,是行业利益博弈的结果。煤炭工业发展就是要通过科技进步来消除煤炭生产利用的环境负效应,实现安全高效绿色开发和清洁高效利用。

     
    改革开放40年,我国的煤炭开采从人工产煤,半机械化,机械化,发展到综合机械化,开始向自动化和智能化迈进。目前人工智能的时代已经来临,机器人取代人工正成为现实。

     
    人工智能目前处于一个产业爆发式发展过程,人工智能将改变人类生活方式,目前在电子商务、智能医疗、智能教育、智能安防等各领域广泛应用。

     
    机器人的基本组成,包括执行机构、驱动装置、控制系统、感知系统,这是一般机器人都要具有的一些基本的系统。感知包括触觉传感、视觉感知,甚至味觉感知。自动驾驶技术,需要汽车像人大脑一样,能够自动识别车行驶前方出现的物体和出现的状况,自主做出决策,规划驾驶行为。机器人已经在各种方面应用,如物流机器人、分拣机器人、制造机器人、穿戴机器人,医疗机器人、聊天机器人。

   
    我国煤矿开采主要是以井工长壁开采为主,智能化开采是煤矿智能化的核心。我国发展了四种基本的智能化开采模式,首先在薄煤层和中厚煤层发展了智能化无人开采模式,在厚煤层发展了大采高智能耦合人机协同高效开采模式。针对特厚煤层研发了智能操控与人工干预融合的智能化综放模式。针对大倾角等复杂难采煤层,研发了机械化+部分智能化综采模式,解决了由不能安全高效开采到能够安全高效开采的难题。我国在薄煤层首先实现了1.3米以下薄煤层无人化开采,阳煤集团登茂同煤矿、枣庄滨湖煤矿就是成功案例。陕煤黄陵矿区首先实现了常态化远程监控的无人化开采,实现了煤炭工人穿西服、扎领带采煤的这样一个梦想。

     
    我国突破了5~8米大采高和超大采高工作面设备与围岩智能耦合控制技术,研发了系列成套综采装备,实现了5~8米以上的厚煤层智能化高效综采,使我国在超大采高综采技术和装备方面,实现了世界领跑。

     
    兖矿金鸡煤矿首先成功实施了8.2米超大采高综采,达到日产6.6万吨,月产150万吨以上水平,创造了综采采高最大、单产和效率最高的世界纪录。

     
    针对特厚煤层8米以上到20多米以上的特厚煤层,开发了放煤工艺参数智能算法和时序控制与人工融合控制系统,实现了特厚煤层的高效工作。

针对50多度大倾角条件的复杂难采煤层,我们通过机械化+智能化技术的融合,解决了综采设备在50多度大倾角条件下,稳定运行的世界难题,实现了由不能采到能够安全高效开采的突破。

当前,我国井下的固定岗位作业,逐渐由机器人代替人工作业。国家煤矿安全监察局今年1月份发布煤矿机器人重点产品研发目录,提出了掘进、采煤、运输、安控、应急救援五类38种煤矿机器人的研制。






02

什么是煤矿的智能化


 

     实现智能化发展我们有三个目标:首先,近期到2021年全国建成100个智能化示范矿井,初步形成煤矿开拓设计地质保障等等,主要环节数字化传输,数字化运行的技术体系,基本实现减人提效,少人和无人作业,井下固定岗位无人值守。到2025年大型煤矿基本实现无人化,实现开拓设计、地质保障、采掘运通、洗选物流等系统的智能化决策和自动化协同运行。2035年要全面实现煤矿智能化开采、构建多产业链、多系统集成的煤矿智能系统,实现绿色清洁智能化发展。

      智慧煤矿总体框架,要基于一套标准体系、构建一张全面感知网络、建设一条高速数据传输通道,形成一个大数据的应用中心,开发一个业务运输平台,面向不同业务部门,实现按需服务。

     
    煤矿大多都有很多系统,一般煤矿至少有90多个子系,归纳起来要建设煤矿的八大智能系统,从地下的精准位置服务和地质信息保障,到智能快速掘进,无人辅助运输,智能开采,一直到矿井的安全防控。要建设相应的八大智能系统的智能控制平台,包括智慧煤矿复杂巨系统总体规划及综合操控操作平台、智慧煤矿云数据中心、智慧煤矿大数据分析等。
   

此外,要搭建煤矿的安全高效信息网络精准位置服务系统,要建设井下精确位置服务的平台和井下采掘、运通、地质、信息动态管理系统,即所谓4D-GIS系统,以及虚拟现实培训系统。

还要研发智能快速掘进系统,目前,煤矿普遍存在采掘失衡、掘锚失衡的矛盾,智能快速掘进还存在许多难题,也是我们企业迫切需要解决的难题。
   

同时,还要建设智能化无人工作面的协同控制系统,智能化运输管理系统,实现全煤流无人值守,辅助运输无人驾驶,井下的智能仓储物流管理系统,建设煤矿井下环境感知安全管控系统,建立智能通风及安全监测物联网系统。安全物联网包括智能排水控制系统、大型关键设备,固定场所无人值守系统,还有大型设备故障诊断,机器人群协同控制平台等等,要建设智慧矿区的智慧中心,还要建设全国煤矿大数据中心。

   



                                     


03

智慧矿业期待青年学子来创新

      构建智能+绿色矿山和绿色矿业新体系,是新时代矿业科技工作者的历史使命,我国青年学生、青少科技人员是通过煤炭革命,建设智能+绿色矿山和绿色矿业新体系的中坚力量。煤炭革命智能+绿色矿业新体系建设的历史节点,也是青年人才成长新机遇。

    改革开放40年来我国快速发展,得益于创新,但是在我们这样一个发展阶段,我们的创新大多数是引进、消化、吸收创新,集成创新到再创新这样一个阶段,我们原始创新不足,目前正是我们从模仿创新向原始创新迈进的一个转型期。

     
    在此,我们应该呼吁矿大的青年学子们加入煤炭科技创新的行列。我国煤炭工人特别能吃苦,特别能战斗的精神,以及敢于奉献精神,敢于创新的品德,都是非常值得学习的。广大青年学子们都面临着选择,职业的选择是我们一生中最重要的选择之一,人生道路千万条,或者直线或者曲折,没有人能预知哪一条路是离成功最近的,但是我们只要方向正确,坚定踏实走好每一步,都会向目标靠近。

       
    当前世界正处于第三次工业革命与第四次工业革命的历史交汇期,以人工智能、大数据、互联网+为标志的新技术革命浪潮滚滚,青年学子们肩负中华民族伟大复兴历史使命,煤炭工业期待你们的加入,建设绿色+智慧矿业的伟大实践将为你们发挥创造力,建功立业提供历史的机遇,你们具备了创新意识,创新能力,你们将开创未来,用智能助力实现煤炭梦。10年以后、20年以后,你们中将出现一批影响中国、影响世界的杰出工程师,杰出科学家,杰出领导者,你们都将成为中华民族伟大复兴的贡献者,我祝福你们!