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1、建设智慧矿山的现实与基础建设智慧矿山的现实与基础（1 1）智慧矿山技术的发展现状智慧矿山技术的发展现状1.1.国内智慧矿山技术研究的现状与发展趋势国内智慧矿山技术研究的现状与发展趋势智慧矿山概念从 2010 年从发达国家传入国内，一经传入，既在我国矿业届引起了极大震动，许多矿山、设备研发制造厂家和科研单位、大学纷纷推出了自己对智慧矿山的理解。山东省明确将建设智慧矿山定为基本省策。并通过了建设智慧矿山的一系列的规范、规定，开始了首个智慧矿山省的建设。我国矿山技术的发展经历了原始阶段 -机械化-数字化-正在向智慧化方向迈进。智慧主要生产系统方面智慧主要生产系统方面进行了无人采煤工作面的建设，情况如
2、下：2000 年铁法小青（德国 DBT 北京煤机厂） 、2003 年马兰、2005 年大同引进 DBT 刨煤机自动工作面。2007 年东滩煤矿完成首个自主知识产权的无人面，2010 年龙口矿业集团完成首个海下无人面。神化神东公司 2005 年先后建成榆家梁煤矿哈拉沟半截深、补连塔全截深工作面。河南义煤集团首个综放工作面，预计今年 10 月投产。河北峰峰、山东新汶华恒等，以开采“三下压煤”实现地面不塌陷目的的自动充填工作面系统，应用效果很好，并在推广之中。提供技术装备的公司和研究机构有：自主知识产权的研究方面：国家 863 项目 2009 年在西安启动，参加研究的单位有中国矿业大学、西安煤机厂和
3、陕西煤矿化团，名称“煤矿井下采掘遥控关键技术” 。北京煤机厂：运输机等。兖州矿业煤机厂：液压支架山西科达自动化公司致力于研发自主知识产权的智慧采煤工作面系统的成套产品集成，并取得了可喜成果，完成晋城古书院和阳泉荫营煤矿自动化工作面项目，控制系统的建设。安徽山河矿业装备公司：薄煤层无人面。非煤矿山智慧采矿工作面：非煤矿山的采矿受地质条件的限制，主要在智慧爆破采矿方面。在此方面发展了数码雷管爆破采矿技术。智慧掘进工作面主要有：智慧化煤巷机械化掘进工作面，在自动掘进、自动支护（锚网支护） 、自动运输、智能综合降尘等方面有较大突破，代表作是潞安矿业的王庄煤矿。在智慧化岩巷掘进工作面，岩巷机械化掘进线、
4、喷浆机器人喷浆支护方面取得了进展。智慧化普掘工作面，智能爆破监控、综合防尘等方面取得了明显进展。掘进工作面的智能化还没有达到无人值守水平。智慧生产辅助系统：智慧生产辅助系统：就是实现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、智慧通风系统、智慧调度指挥系统、智慧通讯系统。辅助系统的智慧化工作，近年来发展非常迅速，大批的具有自主知识产权的技术产品被广泛用于煤矿辅助系统。例如，山东省在全省主要煤矿系统全面强制推广了智慧无人排水系统、智慧无人供电系统、智慧无人皮带集中控制系统、智慧无人压风系统、智慧无人提升系统、智慧主风机无人系统。山东能源集团
5、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，调度智能化工程等，大大提高了智慧化水平，极大地促进了安全生产、经济效益。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大量的智慧辅助系统。大大促进了矿井辅助系统的技术进步。中国矿业大学、山东科技大学、北京科技大学、煤矿总院等高校和研究单位积极投入有关研究，山西科达自动化等一大批国内设备制造企业投入相应的研究和生产，取得了很大大进步。智慧职业健康与安全环保系统智慧职业健康与安全环保系统智慧职业健康与安全环保系
6、统将安全管理的理念大大前移，从传统的以保护生命为目标的“安全生产，关爱生命” ，跃升为以促进健康和幸福为目标的“洁净生产，关注健康”的战略高度。智慧安全环保就是对影响职工身心健康的安全环境超前预防、超前控制、实现本质安全。在这方面近年来取得的技术突破主要有：激光光纤传感器技术，由激光驱动的传感技术，实现了无电工作，无电传输，免维护。是传感技术的革命性进步。二氧化碳防灭火系统，实现了智慧化，在易操作性，防灭火效果等方面大大超过了氮气防灭火系统。智能爆破监控系统，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” 。无线传感与物联网技术
7、，物联网就是一种基于无线传输、自动组网技术的传感器组合系统，传感器的无线化和自动组网功能大大提高了安装使用的效率和适应性，为监控数据的获取传输、利用，提供了更加方便的技术手段，开拓了更加广阔的空间。智慧清洁生产技术方面，主要发展了智慧防尘技术，包括智慧注水技术和设备、智慧高压、净水技术和设备、喷雾添加剂、智慧风流控制技术、粉尘监控技术等等，对于综采、综掘、普掘、普采作业工作面的防尘、降尘、除尘都产生了非常好的效果，使煤矿的生产安全环境由重污染，快速向洁净生产方向转变。为保障实现洁净生产，消除尘肺病，实现职工的身心健康做出了很大贡献。例如山东能源枣矿高庄煤矿就在洁净生产方面就取得了惊人的业绩。冲
8、击地压是最近几年才越来越突出的一种灾害，在山东等开采深度大的矿井引起了多起事故。在这方面，一方面引进波兰等一些国家的先进技术，另一方面北京科大、山东科大、中国矿大等，做出了深入的研究，形成了基本成熟的理论体系模型和相应的监控系统，正在使这一新的灾害获得控制。在人员监控方面，正在发展的精确定位系统，将改变现有人员管理系统定位不准或者不能定位的缺点，扩大人员管理系统的应用范围。智慧通风系统方面，在自动风门、主扇风机变频自动控制、局扇自动控制、通风参数监测、通风网络自动解算和整个系统自动控制等方面，都进行了一些深入研究，其目标就是实现全矿井通风系统的智慧化，无人值守，自动调节。水害监控的智慧化方面，
9、有水文监控系统、水害探测系统、自动排水系统等进步。智慧视频监控系统，发展了基于无线传输的系统、光纤数码传输系统、海量图片的储存识别系统，并向高速摄像、自动脸谱识别方向快速发展。应急救援智能化、通讯、人员探测等技术方面也有较好的 发展。在环境保护方面，快速发展了污水处理、矸石处理、除尘等技术。在安全距离智慧监控方面，正在向自动实时监控、自动成图方面发展。智慧（技术管理后勤）保障系统：智慧（技术管理后勤）保障系统：发展了地、测、采、掘、机、运、通、调度、计划、设计等的信息化、智慧化系统。是指针对矿山的智慧化 RP 系统、办公自动化系统、物流系统、生活管理、考勤系统等。智慧矿山的技术的发展的趋势就是
10、，危险场所远程智能控制，无人值守。智慧矿山的技术的发展的趋势就是，危险场所远程智能控制，无人值守。2 2 . .国外智慧矿山技术研究的现状与发展国外智慧矿山技术研究的现状与发展趋势趋势国外文献中有“智能矿山及其实现”论文（Intelligent Mine And Its Implementation” 是由芬兰科学家佩卡普基拉，尤卡（Srkk, Pekka ; Pukkila, Jukka )发表在 APCOM(国际计算机及运筹学在矿业中应用学术会议）2002 - Application Of Computers And Operations Research In The Minerals
11、Industry APCOM 2002 年（ 在采矿业中应用计算机和运筹学 论文集）的 Information Technology Implementation (信息技术的实现)章节中，其中介绍了芬兰在智慧采矿技术方面的成果。还有一些美国、加拿大等采矿智慧化的介绍。通过这些介绍，可以看出发达国家的采矿业已经全面向智慧方向推进，并取得了非常好的高效率、高安全的业绩。总体来讲，就是采用计算机程序控制、运筹学技术等，达到减少人员占用，尽量采用工业机器人技术，达到危险环境无人值守的高效率、高安全的目标。(2(2） 矿山安全生产形势与现状矿山安全生产形势与现状根据国家煤矿安全监察局统计数据，根据国家
12、煤矿安全监察局统计数据，“十一五”期间共发生煤矿事故10339 起、死亡 16811 人。煤矿事故起数和死亡人数逐年连续保持较大幅度下降。2010 年与 2005 年相比，事故起数减少 1903 起、下降 57.6%，死亡人数减少 3505 人、下降 59%。2421140316161954294524332631321537864746010002000300040005000600020062007200820092010 年份事故起数/起0100020003000400050006000死亡人数/人事故起数死亡人数“十一五”期间煤矿事故统计图较大事故总体下降。较大事故总体下降。“十一五”
13、期间共发生较大事故 750 起、死亡 3414 人，较大事故起数和死亡人数呈不断下降趋势。2010 年与 2005 年相比，较大事故起数减少 98 起、下降 47.1%，死亡人数减少 360 人、下降 41%。见图。11010728155355171061182371794750200400600800100012002006年2007年2008年2009年2010年起数人数“十一五”期间煤矿较大事故统计图重大事故总体下降，但有波动。重大事故总体下降，但有波动。“十一五”期间共发生重大事故 125 起、死亡 1957 人。2008、2010 年有所反弹，但总体呈下降趋势。2010 年与 200
14、5 年相比，重大事故起数减少 29 起、下降 61.7%，死亡人数减少 484 人、下降 62.2%。见图。33 2533161851140253329421701020304050602006年2007年2008年2009年2010年事故起数/起0100200300400500600死亡人数/人起数 人数图 1-1-5 “十一五”期间煤矿重大事故统计图特别重大事故较大幅度下降，但未得到根本遏制。特别重大事故较大幅度下降，但未得到根本遏制。“十一五”期间共发生特别重大事故 24 起、死亡 1108 人。特别重大事故起数在 2008、2010 年有反弹，但扭转了 2004、2005 年煤矿百人事
15、故相对多发的势头。2010 年与 2005 年相比，特别重大事故起数减少 5 起、下降 45.5%，死亡人数减少 723 人、下降 75.2%。见图。4611635961238174292 233171-23813182328333843482005年2006年2007年2008年2009年2010年01002003004005006007008009001000 起数 人数图 “十一五”期间及 2005 年煤矿特别重大事故统计图煤炭生产百万吨死亡率持续下降，煤矿安全生产形势持续稳定好转。2.041.1820.8920.7491.4850.00.51.01.52.02.520062007200
16、820092010 年份百万吨死亡率图 “十一五”期间百万吨死亡率统计图与世界主要产煤国家可对比指标分析：“十一五”期间，与世界主要产煤国家相比，中国煤炭产量持续保持世界第一，2009 年占世界煤炭产量 43.9%；煤矿死亡人数、百万吨死亡率仍然较高，与世界其他主要产煤国家相比仍有一定差距，尤其是与发达国家相比差距明显，但差距在逐年缩小。见附表。附表 6 “十一五”期间世界主要产煤国家安全生产情况表主要产煤国家安全指标2006年2007年2008年2009年2010年煤炭产量（百万吨）233178252342274857304989325000死亡人数47463786321526312433中国中国百万吨死亡率2.041.4851.1820.8920.749煤炭产量（百万吨）1054.851040.231063.0 7973.2死亡人数47333018美国美国百万吨死亡率0.0440.0320.0280.018煤炭产量（百万吨）309314.52328.8300.6死亡人数8428415957俄罗斯俄罗斯百万吨死亡率0.270.9030.4840.19
