摘　要：随着煤矿开采范围不断扩大，开采深度不断增加，工作面地质环境愈发复杂，存在较大安全压力，需要更加重视开采工作面的安全管理。近年来，随着配套设备以及煤矿综采工作面不断科技化，采煤设备整体智能化程度不断提高。智能化大规模矿山构建以高科技智能标准的采煤设备作为根基，若离开智能化采煤设备支持，智能化大规模矿山构建便成为空中楼阁，采煤作业面以及采煤设备的科技化智能化趋势走向对于煤矿行业有着举足轻重的意义。不过，当前智能化工作面还在起步阶段，安全管理存在诸多弊端和漏洞，本文针对这些问题进行研究，并提出新的技术途径对矿井进行综采智能化安全管理。

关键词：智能化；采煤工作面；安全管理

中图分类号:TD67;TD82   文献标识码:B   文章编号:1008-0155(2024)12-0094-03

1  我国煤矿采煤工作面智能化重要性

我国现代煤矿以智能化建设为纽带，加强新一代信息技术与煤炭全产业链融合共进，为我国现代煤矿转型升级提供新动能、带来新机遇。煤矿智能化，即让煤矿的各个系统像人一样“感知、学习、决策和执行”，包括开拓设计、地质测量、采矿、运输和洗选等。智能化系统能够自动收集数据、自我学习和改进，并且能自主决策和执行任务。

智能化煤矿的另一个特点是数据驱动业务，即所有工作基于大量数据进行分析和决策，就像现代医生根据检查数据诊断病情。另外，智能化煤矿还会利用人工智能、虚拟现实等先进技术，让人们能够更深入了解矿山情况。同时，这些先进技术也能帮助我们更安全、高效采矿。最后，智能化煤矿还能提供定制化的产品和服务，满足不同需求。总的来说，煤矿智能化是利用先进技术，让煤矿各个系统和作业更加智能、高效和安全^[1]。

我国经济高质量发展依赖现代科技的支持，尤其是智慧化开采技术进步及设备升级发展路径中，科技创新能力及其带来的产业发展模式转变展现出的潜力。其中，最关键的是如何把人工智能（AI）应用到能源行业中并融入生产流程，达到高效挖掘优质资源的目的：包括建立能够全天候监测环境状况并对各种突发情况做出及时反应的安全防护体系，提高系统自我保护能力和抗风险能力。

2  我国煤矿采煤工作面智能化现状

面对我国煤矿严峻的安全生产挑战，近几年，国家引导建立更有效的现代化智慧型采掘系统和财政扶持方案，以便更好地推行新技术。在煤炭开采领域，我国在面对不同地质条件和复杂煤层时，展现出卓越的科技创新能力和工程实践能力。

目前，针对厚煤层开采，我国成功研发了智能耦合控制技术，通过优化采煤工艺和设备配置，提高了采煤作业安全性和稳定性。对于特厚煤层的回采，研发了大采高综放采煤技术与装备，形成智能操控与人工干预融合的方式，提升了特厚煤层开采效率和质量。尽管我国在煤炭开采领域的智能化建设已取得显著成果，但仍需在综采工作面实现智能化采煤技术体系构建、智能综采装备选型、复杂地质条件下智能开采技术、智能化采煤技术的优化与采煤机和掘进机的协同控制等方面进行深入研究和探索。未来，我国将通过持续创新和技术突破，为煤炭工业转型升级和可持续发展做出更大贡献^[2]。

3  采煤工作面智能化安全管理问题

3.1  安全管理机构和管理制度不完善

煤炭行业风起云涌，市场争夺愈发激烈。众多矿井，尤其是寻求品牌形象突破的矿井，开始聚焦煤炭企业项目运营。然而，不少矿井在安全管理上仍未构建健全的开采项目管理体系，仍沉浸于传统的管理模式。管理疏忽、职责不明确以及工作人员行为失范，导致安全管理无法深入人心，无法应对开采过程中的潜在危险。加之，各单位推诿责任，安全管理制度成了一纸空文。

3.2  管理程序紊乱

部分建设项目在获得审批后，相关流程不够规范，不能充分体现行业竞争的公平性与公正性。安全管理在执行过程中不能有效落实，缺少监督与监管，易出现漏洞。施工管理混乱，为煤矿安全生产埋下隐患。

3.3  信息不互通

冀中能源股份有限公司大淑村矿172302采煤工作面的生产工艺对智能化设备的动作顺序、设备性能准确性有极高要求。然而，该矿的监测监控系统与智能化设备存在一些问题，导致设备协作不畅，设备功能无法充分发挥，降低了整体运行效率。此外，目前采煤工作面的一体化、自动化技术采用流程化控制，与生产流程脱离，使数据交换与整合受阻，企业管理人员难以做出决策^[3]。

4  煤矿采煤工作面智能化安全管理模式介绍

4.1  智慧采煤综合作业管理平台设计

智慧采煤综合作业管理平台的设计往往聚焦于智能化管理、云服务和移动应用三个核心需求。如今，我国多数煤矿佩戴一枚智能开采一体化操作管理徽章。这枚徽章由四个层次构成：数据来源层、智能化运营管理平台、云服务器端以及手机客户端。这四层如同一座金字塔，从底部到顶端，层层递进，共同支撑智慧采煤综合作业管理平台。

大淑村矿的智慧采煤综合作业管理平台更像一个开放式的数据中心，采用开放式数据总线，为各类采矿应用系统的设计、开发和运行提供数据规范及数据存取服务，不仅为采矿大数据运算和分析提供基石，也为未来创新应用预留可能。智慧采煤综合作业管理平台就像集合站，能够将煤矿综采信息集结在一起，让煤矿信息化建设从此进入智能应用的崭新阶段。在这个阶段，信息不再是孤立岛屿，而是相互连接、相互作用的网络，为矿山智慧化发展提供支撑^[4]。

4.2  安全管理新模式

为满足大淑村矿创建“平安、智慧、示范矿”需求，科研团队构建了具有创新意义的“1+2+3”新型安全控制模型架构。此架构为矿山综合管理平台和井下工作面、地面控制中心提供安全生产指挥、数据采集分析功能。专业团队具有全面的综合素质和专业的技术装备使用、维护能力，为工作面提供人员和装备应急保障。在管理层面，智能化集成操作管理平台和地面分控中心结合，精细化管理井下生产及辅助操作，对井下工作进行精准调度。决策级承担矿山综合数据采集分析、自动监测故障诊断。通过运行和决策两个层面协作，达到精准控制、协同使用、实时监控分析和相互联动的管理目的。

4.3  智能化综采工作面管理平台的功能设计

目前，我国煤矿智能化综合采矿作业面管理平台的设计大差不差，该平台需具备四大核心功能：其一，系统参数获取与保存，实时数据库、行业数据库与云端数据库三位一体，确保数据安全存储与传输；其二，动态监控系统，移动客户端实时展示自动装置资料，以生动方式呈现监测资料，方便各级人员实时监测；其三，集成平台系统的运行和维护，利用工作模板与班次模板，分配和反馈工作状况，实现企业精细化管理；其四，数据统计和分析，通过装备状态预测、实时监测与评估装备寿命周期等方法，提升员工素质与企业生产力。在此基础上，构建矿山智慧化大数据收集、分析与应用平台，为矿山智慧化、可持续发展提供科学管理与技术体系支持^[5]。

4.4  智能化综采工作面管理平台的功能实现

大淑村矿172302工作面现已实现支架、溜子、转载机、后路胶带输送机、乳化液泵等全方位视频监控。智能化范围内，所有设备可通过控制平台按照设定程序一键启动、一键停车，有故障检测，有安全确认，减少用工用人，能消除设备误动作或各种不安全因素对操作人员的伤害，保障设备高效运行。智能化综采工作面实现了采煤机远程操控，实现操作流程化，工作面无人，无截割死角，既保证人员安全，又能增加资源回收。智能化综采工作面通过设备远控、视频监控和信息采集等系统，对设备数据进行采集、储存和分析，并实现井下、地面信息共享，进而完成整个工作面的远程操控管理。

5  我国煤矿采煤工作面智能化安全管理对策

为确保我国当前大多数煤矿开采智能化的“1+2+3”运营模式顺利执行，煤炭企业需要适度修改现有企业结构布局并加速推进数字化转型；同时，提高员工专业技能水平和打造具有标杆意义的高效能智慧化工厂。

5.1  适度调整煤矿组织架构

大淑村矿172302综放工作面的安全管理致力于保障生产安全，整合资源进行管理与控制。此项工作强调管理和控制双向运用，以人为本，重视人的因素在安全中的核心地位。确保采煤安全需要全面考虑各个环节的影响，每一个阶段都可能对全局产生影响，必须实施系统的安全监控，并保持系统的完整性和稳定性。同时，煤矿应结合智能化采煤，建立包括人员、设备和环境等因素的封闭式监管体系，以便预防各类安全隐患发生。为了实现智能采掘目标，本文按照“1+2+3”智能采掘控制方式要求，对煤矿组织架构进行重新设计，旨在更好适应智能化发展需要，提升采掘作业效率与安全性^[6]。

5.2  深入推进煤矿的智能化建设

在浩瀚的矿山画卷中，大淑村矿以卓越的智慧综采面，成为耀眼的风景线。以集成为笔，智慧为墨，大淑村矿挥毫泼墨，绘制出一幅安全、高效的现代化煤矿画卷。在采煤世界里，大淑村矿犹如一位巧夺天工的巨匠。综放工作面的装备与智能化紧密结合，跟机自动化与远程割煤技术运用，宛如赋予这座矿山灵动的生命力。在掘进的大地上，大淑村矿又如同一位精准无比的雕塑家。智能掘进设备舞动着科技利刃，自动调整切割角度，精雕细琢每一寸土地。在运输的脉络上，大淑村矿则化身一位运筹帷幄的战略家。智能化运输系统如同一双明亮眼睛，时刻监测着运输状况，确保煤炭安全、快速运输。结合集成管理体系与智能化技术，成功打造一个先进的智慧综采面，不仅能提高生产效率，还可以为煤矿安全、可持续发展奠定基础。这一成果标志着大淑村矿在智能化转型方面取得了重大突破，也是煤矿行业智能化发展典范，其他煤矿可以以大淑村矿为标准进行智能化建设。

5.3  提高煤矿职工综合素质

随着智能化开采浪潮涌动，矿井工作人员的职责与能力也面临更高要求，需要具备高度职业素养。智能化开采推进，要求员工拥有更高综合素质，包括丰富的知识储备、精湛的操作技能以及强烈的责任心和安全意识。大规模机器人加入，使矿井安全管理工作变得尤为关键，不仅要求安全管理人员具备深厚的专业背景，还要有敏锐的洞察力和果断的决策能力，确保在紧急情况下能够迅速、准确采取应对措施。为适应这一变革，矿井需要建立健全的培训体系，鼓励员工持续学习、提升自我。自2021年起，我国大部分煤炭企业已经实施了一套全面的人才激励和培训计划，并发布了《煤矿人才培养工作五年规划（2021~2025年）》，同时构建了一个涵盖技术专家、技工及管理人员的人才库，给各类人才提供晋升途径。

5.4  抓住新基建带来的机遇

新基建犹如信息时代的璀璨星辰，5G、AI和工业互联网编织着未来网络。新基建不仅是一种新型的基础设施，也是引领数字化转型的强大引擎，赋予了传统产业新的生命，让煤炭企业焕发青春，在新的历史舞台上翩翩起舞。借助新基建的力量，煤炭企业加快转型步伐，充分释放工业互联网的连接、融合与共享价值。搭上新基建的红利专车，煤炭企业如飞鸟展翅，冲向智能化发展的广阔天空，蜕变为数字化转型的领跑者。在第四次工业革命浪潮中，新基建如同一艘扬帆远航的巨轮，引领煤炭行业驶向转型升级和高质量发展的新航道。

6  结语

随着我国科技水平不断提高，能源行业与煤矿行业越来越智能化、科技化，当前，矿山智能化已经取得非常不错的成果。同时，能源开采以及使用成本和使用效率过高等亟待解决的发展问题，一直困扰着我国煤矿行业。因此，煤矿应凭借科学技术支持，提升综合科技化智能化水平。为实现采煤工作面智能化安全管理，煤矿应保证基础数据采集、管理以及功能模块化等关键科技得到质的飞跃，借助深度学习、数据分析及机械人科技的大规模运用，许多矿山已经构建了“1+2+3”智能化全新安全生产模式，并且采用以单一管理核心为基础的多层监控网络的“一站式多元化”策略。为保障我国煤矿行业安全，对所有煤矿采煤工作面实施智能化安全管理已是大势所趋，必须提高煤矿采煤工作面的安全管理智能化水平，促进我国煤矿智能化高质量发展。

参考文献：

[1]袁建平.煤矿智能化开采技术的创新与管理[C]//中国煤炭学会煤矿机电一体化专业委员会,中国电工技术学会煤矿电工专业委员会,《煤矿机电》杂志.煤炭开采智能化、信息化新技术及应用2016年学术年会论文集.黄陵矿业有限公司一号煤矿,2016:4.

[2]刘佳,杜中一.煤矿智能化综合管控平台设计[J].煤矿机电,2023,44(02):66-69.

[3]赵百余,张学亮.保德煤矿智能化综放工作面安全管控模式及对策[J].煤炭科学技术,2022,50(S1):244-249.

[4]赵亮.煤矿智能化开采技术的创新与管理[J].矿业装备,2023(04):124-126.

[5]常石峰.煤矿智能化开采技术的创新与管理[J].工程技术研究,2023,5(07):10-12.

[6]柳彦波.煤矿智能化开采技术的创新与管理措施研究[J].经济与社会发展研究,2020(16):243.

作者简介:李大鹏(1987-)，男，河北邯郸人，本科，工程师，从事采煤设计与生产工作。