創(chuàng)新點(diǎn)

（1）提出了新一代智能開采AI應(yīng)用技術(shù)體系，構(gòu)建了基于HCPS理論的感知-決策-控制三維協(xié)同架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合與跨系統(tǒng)聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)了人在回路的新一代智能開采應(yīng)用模式。

（2）針對綜采工作面復(fù)雜場景中液壓支架人機(jī)交互協(xié)作任務(wù)需求，研發(fā)了一種高效安全的綜采液壓支架群人機(jī)協(xié)同決策控制的AI應(yīng)用系統(tǒng)，形成“應(yīng)用場景AI決策-人工觀測控制執(zhí)行-模型持續(xù)迭代優(yōu)化”綜采人機(jī)協(xié)同運(yùn)行機(jī)制。

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煤炭開采技術(shù)的人工智能應(yīng)用

作者：付翔^1,2,3, 閆明

單位：1. 太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院；2. 智能采礦裝備技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3. 山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司 博士后工作站

引用格式：

付翔，閆明. 煤炭開采技術(shù)的人工智能應(yīng)用[J]. 綠色礦山，2025，3(1)：63?72. FU Xiang，YAN Ming. Artificial intelligence applications in coal mining technology[J]. Journal of Green Mine，2025，3(1)：63?72.

摘 要

隨著煤炭行業(yè)邁向智能化轉(zhuǎn)型，人工智能技術(shù)在煤炭開采全流程中的應(yīng)用逐漸深入。首先回顧了我國煤炭開采技術(shù)的發(fā)展歷程，重點(diǎn)分析了人工智能在不同發(fā)展階段的技術(shù)演變及其對煤礦智能化的影響。針對煤炭開采全流程中的各類智能應(yīng)用場景需求，提出的新一代智能開采AI應(yīng)用技術(shù)體系，構(gòu)建了從感知、決策到控制的一體化AI應(yīng)用框架。以場景為導(dǎo)向、數(shù)據(jù)為驅(qū)動、算法為核心、平臺為載體，設(shè)計(jì)了新一代智能開采場景式AI應(yīng)用技術(shù)流程，通過實(shí)際案例分析，展示了場景式AI應(yīng)用在煤炭智能開采中的實(shí)踐成效?？梢?，人工智能的應(yīng)用大幅提升了煤礦的生產(chǎn)效率、安全性和可持續(xù)性，推動了煤炭行業(yè)的智能化變革，隨著煤礦智能化建設(shè)持續(xù)推進(jìn)，煤炭行業(yè)將邁向更高效、更安全、更綠色的發(fā)展階段，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化貢獻(xiàn)力量。

引 言

煤炭作為我國重要的基礎(chǔ)能源之一，在保障國家能源安全、支持經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮了重要的支撐作用。近年來，隨著智能化技術(shù)的迅猛發(fā)展，煤炭開采正面臨新的變革和機(jī)遇。煤炭開采從傳統(tǒng)的人工炮采到普通機(jī)械化、綜合機(jī)械化，再到當(dāng)前智能化階段，開采技術(shù)和裝備得到了顯著提升。然而，復(fù)雜的地質(zhì)條件、苛刻的作業(yè)環(huán)境以及安全生產(chǎn)需求，仍對傳統(tǒng)技術(shù)手段提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。人工智能(AI)作為一項(xiàng)前沿技術(shù)，憑借其在智能感知、預(yù)測分析、自動化控制等領(lǐng)域的強(qiáng)大能力，正在推動煤炭開采從機(jī)械化向智能化轉(zhuǎn)型升級。

當(dāng)前，我國煤炭行業(yè)正在加快推進(jìn)智能化礦山建設(shè)，并初步形成了涵蓋地質(zhì)勘探、采掘、運(yùn)輸、分選和安全監(jiān)測等環(huán)節(jié)的智能化應(yīng)用體系。在這一過程中，AI技術(shù)已經(jīng)逐步滲透到各個工序，為煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、安全、綠色開采提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。盡管如此，如何實(shí)現(xiàn)AI技術(shù)在煤炭開采中的場景化落地、如何更好地解決復(fù)雜工況下的數(shù)據(jù)利用與決策優(yōu)化問題，仍是亟待深入研究和探索的重要課題。

筆者將探討人工智能技術(shù)在煤炭開采中的應(yīng)用實(shí)踐，分析初級智能開采向新一代智能開采演進(jìn)內(nèi)涵，提出一個適用于新一代智能礦山的場景化AI應(yīng)用框架，并結(jié)合實(shí)際案例展示AI賦能煤炭開采的應(yīng)用模式，為未來煤炭行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型升級提供參考。

部分圖片

圖 1 初級智能開采向新一代智能開采演進(jìn)及內(nèi)涵

圖 2 新一代智能開采場景式AI應(yīng)用技術(shù)流程

圖 3 液壓支架集群人機(jī)協(xié)同決策控制的云邊端AI應(yīng)用系統(tǒng)

圖 4 系統(tǒng)現(xiàn)場運(yùn)行機(jī)制

作者簡介

付翔，博士（后），太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院副教授，博士生導(dǎo)師，智能采礦裝備技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主要成員。從事智能采礦工程專業(yè)的教學(xué)與科研工作，主持國家級科研項(xiàng)目2項(xiàng)，省級科研項(xiàng)目3項(xiàng)，企業(yè)橫向項(xiàng)目10余項(xiàng)，獲2021年度煤炭青年科技獎，中國煤炭工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)一等獎2項(xiàng)。

研究方向

智能采礦數(shù)智賦能技術(shù)：煤礦工業(yè)場景AI應(yīng)用技術(shù)、煤礦生成式人工智能應(yīng)用技術(shù)、煤礦多智能體應(yīng)用技術(shù)、煤礦工業(yè)數(shù)據(jù)智能計(jì)算架構(gòu)技術(shù)

主要成果

致力于新一代智能煤礦AI賦能技術(shù)研究，提出面向煤礦工業(yè)場景的AI模型應(yīng)用技術(shù)方法，研發(fā)了煤礦安全生產(chǎn)數(shù)智分析-決策-孿生一體化平臺，平臺與煤礦自動化系統(tǒng)融合，已應(yīng)用于山西、內(nèi)蒙、山東等多地煤礦，利用AI模型的數(shù)據(jù)推理能力，解決了煤礦安全生產(chǎn)應(yīng)用場景的智能決策與控制問題。相關(guān)成果已發(fā)表核心以上論文60余篇，授權(quán)發(fā)明專利20余項(xiàng)，軟件著作權(quán)20余項(xiàng)。

策劃丨郭曉煒

責(zé)編丨王曉珍

編輯丨李莎

審核丨常明然

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計(jì)劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡介

為深入貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想，踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，搭建綠色礦山建設(shè)領(lǐng)域高端學(xué)術(shù)交流平臺，2023年5月，經(jīng)國家新聞出版署批準(zhǔn)，由中國煤炭科工集團(tuán)主管、煤炭科學(xué)研究總院有限公司主辦的中文科技期刊——《綠色礦山》（Journal of Green Mine）應(yīng)運(yùn)而生?！毒G色礦山》為季刊，國內(nèi)統(tǒng)一連續(xù)出版物號為：CN10-1912/TD，ISSN號：2097-3357，由《綠色礦山》編輯部負(fù)責(zé)策劃、出版、發(fā)行。

刊登范圍

綠色勘查、綠色開采、礦山地下空間利用、綠色選冶、礦山環(huán)境保護(hù)、低碳技術(shù)及節(jié)能減排、數(shù)字礦業(yè)、綠色低碳經(jīng)濟(jì)政策與評價(jià)等。

期刊主頁

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投稿網(wǎng)址

https://lsks.cbpt.cnki.net/EditorAN/index.aspx?t=1

聯(lián)系：常明然

電話： 010-87986452

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