“双碳”背景下智慧矿山建设路径研究.pdf

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摘要：随着智能化开采技术的不断发展,全球矿业正在经历一场新的技术革

命,矿山开采模式需要不断革新,新时期矿业发展将全面进入安全、高效、绿色、

智能的全新历史阶段。矿山的绿色开采、智能开采是21世纪矿业领域发展的重

要方向和前瞻性目标,是实现矿业转型升级、提质增效、提升竞争力的重要途径,

也是实现资源—经济—环境相协调可持续发展的重要手段。因此,开发利用清洁

的、可再生能源已成为矿山行业可持续发展战略的重要组成部分,探索矿产资源

低碳、智能开采模式是实现绿色矿山建设的关键环节,也是实现采矿行业可持续

发展的重要途径。

关键词：智慧；矿山；建设

近年来，社会经济快速发展，科学技术不断进步，在“双碳”战略的要求下，

我国煤炭企业提高了现代科技的应用水平，积极采用多种先进的科学技术，不断

提高矿山开采效率和质量。在此背景下，研究和探讨“双碳”背景下智慧矿山建

设的有效路径具有现实意义。随着煤炭工业飞速发展，井下煤炭开采的机械化、

自动化程度大幅提升，为智能开采打下了良好的基础。实现“碳达峰”和“碳中

和”目标是我国战略决策，是我国政府向全世界做出的庄严承诺，对我国煤炭行

业的影响极其深远。在“双碳”背景下，我国煤炭企业应彻底转变思路，紧跟时

代发展步伐，积极加快智慧矿山建设，由原来粗放式发展模式逐步向高精尖方向

转变。

一、“双碳”对于智慧矿山建设的要求

我国2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。基于“双碳”目标的

要求，我国正进行着一场声势浩大、影响深远的能源革命。在这一大趋势下，尽

管煤炭作为我国的支柱能源地位不会改变，但在一定程度上也将需要煤炭企业加

快绿色低碳、无人减人的安全高效转型，而智慧矿山的建设正是契合了我国能源

力场、采动应力场及裂隙演化规律、顶板移动、围岩变形、动力冲击等理论要进

一步开展研究，尤其对厚煤层大采高工作面上覆岩层的移动规律要加大研究力度。

同时，要大力推进充填机理和充填材料的研究，力求更有效率的控制地表沉陷;

二是煤矿重大灾害防治方面，对煤与瓦斯突出、瓦斯压力、煤岩力学性质、突出

机理、矿井自燃、井下通风系统优化等等应加大研究力度;三是对于井下人员需

求、减员增效方面要进一步研究。根据不同机理利用数学方法建立数学模型，形

成“模型库”;再通过机器学习，将大量基本理论和知识输入计算机，形成

“知识库”;在进行具体机理和灾害预测时通过神经网络、专家预测等手段形成

“方法库”，通过构建此“四库”，就能完成智慧矿山的决策系统模型的建立，

可高效开展各类理论和灾害预测的实践工作。对于我国绝大多数煤炭企业来说，

智慧矿山建设还处于第一阶段，矿井整体智慧化程度不高，更多的是在自动化层

面上的改进和优化，且井下设备生产厂商的参数和接口没有统一的约束和规范，

总体建设也处在摸索中，没有一个具体的道路，这为第二阶段智能化技术改造增

加了阻碍。从第一阶段向第二阶段迈进，从单点智能向单面智能迈进直至最终建

成智慧矿井，关键在于如何利用好物联网和大数据技术，但并不是将二者简单的

堆砌，而应是有机的结合，如何利用好这些数据，如何从海量枯燥的数据中提取

出有用的信息，是我们接下来建设需要重点思考的问题。

二、“双碳”背景下智慧矿山建设

1、构建可再生能源系统。开发矿山可再生能源具有极大的经济效益和生态

效益,我国太阳能和风能资源丰富,利用矿山开发可再生能源,在修复生态破坏的

同时,也可起到节约化石能源和减少碳排放的作用,同时可为新能源纯电动卡车提

供能量来源。矿山混合光伏—风能可再生能源系统概况如图2所示。本节主要

从矿山可再生能源利用潜力、可再生能源投资成本、混合系统及储能技术方面开

发矿山可再生能源的可行性,并提出构建多能互补的矿山可再生能源系统。目前,

国内部分学者从技术经济分析、开发利用模式、不同应用场景等方面探讨了矿山

可再生能源利用的潜力,包括太阳能、风能、矿井水蓄热、抽水蓄能和压缩空气

储能,为我国矿山可再生能源开发利用提供了借鉴和示范。矿山废弃地开发可再

,并评估了矿山可再生能源替代化石能源的能力,对于矿山碳减排和

生态修复具有重要意义。

2、信息化网络架构。将煤矿智能化装备与人工智能技术、矿用5G技术、物

联网等新技术紧密融合，破解高级计算、数据决策处