矿山智能化开采技术应用现状及现场推广存在问题对策研究

汪让毅

身份证：61252419790409021X

摘要：随着新一代人工智能、物联网、大数据及自动控制技术与矿山开采工艺的深度融合，智能化开采已成为矿山行业转型升级、实现安全高效绿色开采的核心方向。相较于传统机械化开采模式，智能化开采具备少人作业、智能感知、自主决策、远程管控、风险预控等显著优势，能够有效降低井下作业人员劳动强度、遏制安全事故、提升资源回采率与生产效率。现阶段国内矿山智能化建设已进入规模化落地阶段，各类智能采掘、智能运输、智能安防、智能管控系统逐步普及，但在复杂井下工况、技术适配、系统集成、人才储备、运维管理等多重因素制约下，现场推广应用仍存在诸多现实难题，部分矿山智能化设备“重建设、轻应用、低实效”的问题较为突出。

关键词：矿山开采；智能化技术；智能采掘；现场推广；技术应用；优化对策

1 引言

矿山产业作为能源与基础原材料供应的核心支柱产业，直接关系国民经济稳定发展。传统矿山开采长期依赖人工操作、机械化粗放作业模式，存在作业环境恶劣、安全风险高、人力成本大、资源利用率低、生产管控滞后等突出问题。井下粉尘、瓦斯、顶板垮落、水害等危险源多、风险叠加，人工巡检、现场操作的作业模式难以从根本上规避安全隐患，且传统开采工艺管控精度不足，极易造成资源浪费与设备损耗。随着国家绿色矿山、智能矿山建设政策持续推进，矿山智能化开采技术得到快速迭代与普及，逐步实现从机械化、自动化向智能化、少人化、无人化的跨越式发展。

2 矿山智能化开采核心技术应用现状

2.1 智能采掘技术应用

智能采掘是矿山智能化开采的核心环节，主要包含智能综采、智能掘进两大技术体系。现阶段国内大中型矿山已普遍建成智能化采煤工作面，依托智能液压支架、智能采煤机、煤岩识别系统、自主割煤控制系统，实现采煤机自动割煤、支架自动跟机、工作面自动推溜、设备姿态自动调整等智能化操作。通过搭载高精度传感器与智能感知模块，可实时采集工作面围岩状态、设备运行参数、煤层厚度变化数据，结合自适应控制算法，动态优化开采工艺参数，有效提升开采精度与资源回采率，减少人工干预，实现工作面少人化作业。在智能掘进领域，智能掘进机、锚杆支护机器人、巷道成型智能控制系统逐步落地，可实现巷道自动掘进、智能支护、成型检测、围岩监测一体化作业，有效解决传统掘进效率低、成型差、人工劳动强度大的问题，大幅提升巷道掘进标准化水平。

2.2 智能运输与辅助系统应用

矿山智能运输系统主要涵盖胶带输送机智能管控、无人矿车运输、轨道智能运输等技术。通过搭载智能调速、故障监测、皮带撕裂检测、堆煤预警、自动启停等智能模块，实现胶带输送机无人值守运行，可根据开采产能动态调节运输速度，规避空载、过载运行问题，降低设备能耗与故障发生率。露天及井下部分作业场景已试点应用无人运输矿车，依托定位导航、障碍物识别、自动避障系统，实现物料自主运输、精准停靠、自动装卸，彻底替代人工驾驶作业，有效规避运输环节安全风险。同时，智能通风、智能排水、智能供电等辅助系统全面普及，可根据井下环境参数、设备运行状态自动调节运行工况，实现辅助系统智能化联动管控，保障井下作业环境稳定、设备安全运行。

3 矿山智能化开采技术现场推广存在的主要问题

3.1 复杂地质工况适配性不足，技术落地受限

我国矿山地质条件差异性极大，部分矿区存在煤层薄、起伏大、地质构造复杂、围岩稳定性差、断层褶皱发育、水文条件复杂等问题。现阶段多数智能化采掘设备与控制系统是基于规整煤层、简单地质工况研发设计，在复杂地质条件下，煤岩识别精度大幅下降，自适应割煤、支架跟机、围岩监测等智能功能极易出现误判、漏判，设备自主作业稳定性不足，无法完全适配复杂工况开采需求。部分矿山为推进智能化建设强行套用标准化智能设备，导致智能系统频繁故障、启停异常、作业精度不达标，最终只能退回人工辅助操作模式，智能化设备利用率大幅降低，严重制约技术规模化推广。同时，井下高粉尘、低光照、高潮湿、电磁干扰强的恶劣环境，会影响传感器、摄像头、通信设备的运行精度与稳定性，导致智能监测数据失真、AI识别准确率低，进一步降低智能化技术现场应用效果。

3.2 多系统兼容性差，数据孤岛问题突出

矿山智能化建设过程中，各类智能设备、监测系统、管控平台多为不同厂家研发生产，各设备系统采用独立的通信协议、数据格式与控制逻辑，缺乏统一的行业建设标准与接口规范，导致不同系统之间无法实现数据互通、联动协同。生产采掘系统、安全监测系统、设备运维系统、人员管理系统相互独立、各自为战，数据无法共享交互，形成严重的数据孤岛与系统碎片化问题。部分矿山智能化设备仅能实现单一环节智能化作业，无法实现全流程协同管控，智能联动、自主决策、整体调度功能无法落地，导致智能化建设“单点智能、整体低效”，难以形成一体化智能开采体系，大幅降低智能化建设整体成效。同时，多系统并行运行也增加了设备运维、系统管控难度，增加企业运营成本。

4 矿山智能化开采技术现场推广优化对策

4.1 因地制宜适配技术，提升复杂工况适配能力

矿山智能化建设需摒弃统一化、模板化的建设模式，坚持因地制宜、按需适配。矿山需全面摸排自身地质条件、煤层特征、工况环境、生产需求，针对性选型适配智能化设备与控制系统，针对复杂地质构造、薄煤层、围岩不稳定等特殊工况，优先选用自适应能力强、稳定性高、容错性好的智能采掘设备，定制化优化煤岩识别、自适应割煤、围岩监测算法，提升智能系统对复杂工况的适配能力。同时，优化井下设备运行环境，加强防尘、防潮、抗干扰改造，对传感器、摄像头、通信设备加装防护装置，定期开展设备清洁、校准、检修，降低环境因素对智能设备运行精度的影响。建立工况动态适配机制，根据煤层变化、地质调整、生产工况变动，实时优化智能系统运行参数与控制逻辑，确保智能化设备长期稳定高效运行。

4.2 推进系统集成优化，破除数据孤岛壁垒

针对多系统不兼容、数据碎片化问题，全面推进矿山智能化系统集成升级与标准化改造。统一各智能系统通信协议、数据接口、数据格式，搭建一体化数据共享中台，打通采掘、运输、通风、安防、设备、人员等各系统的数据壁垒，实现全系统数据互通、信息共享、联动协同。对老旧零散智能系统进行整合升级、迭代替换，淘汰兼容性差、运行低效、功能滞后的老旧设备与系统，构建统一管控、协同联动、全域覆盖的智能化开采体系。优化智能联动控制逻辑，实现安全监测预警、设备运行调控、隐患闭环处置、生产调度优化的一体化联动，充分发挥智能化系统整体协同优势，实现从单点智能向全域智能、流程智能的升级转型，全面提升矿山智能化管控整体效能。

5 结论

矿山智能化开采是矿山行业转型升级、实现安全高效绿色发展的必然趋势，智能采掘、智能运输、智能安防、智能管控等核心技术的规模化应用，彻底改变了传统矿山粗放开采模式，有效提升了矿山生产安全性、资源利用率与智能化管理水平。但在现场推广落地过程中，受地质工况适配性不足、系统集成度低、数据孤岛突出、复合型人才短缺、运维体系不完善、管理制度滞后等多重问题制约，智能化技术应用成效难以充分发挥。为推动矿山智能化高质量发展，需坚持因地制宜、精准适配、系统集成、人才赋能、长效运维、制度保障的发展思路，针对性优化技术适配方案、破除系统数据壁垒、健全人才培养体系、完善运维管控机制、规范智能化管理流程，全面解决智能化技术现场推广的各类瓶颈问题。未来，随着人工智能、大数据、物联网技术的持续迭代，矿山智能化开采将向更精准、更智能、更协同、更高效的方向发展，持续推动矿山产业提质升级，助力矿山行业实现高质量、可持续、绿色安全发展。

参考文献

[1] 王国法.煤矿智能化建设高质量发展难题与路径[J].煤炭科学技术,2024,52(04):1-8.

[2] 袁智.我国煤矿智能化综采开采技术装备应用现状与发展思考[J].煤炭科学技术,2024,52(06):92-98.

[3] 叶紫涵.智慧矿山建设技术集成与数据治理现状及升级路径研究[J].工矿自动化,2025,51(02):45-50.

[4] 王旭伟.智能采矿技术在现代采矿工程中的应用与挑战[J].工程技术研究,2024,9(08):112-114.

[5] 徐加明.智能化技术在矿山开采中的应用现状与前景[J].建材与装饰,2025(18):189-191.

[6] 国家能源局.煤矿智能化发展建设指南(2024版)[S].2024.

...