露天煤礦智能化是將人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)和智能裝備與煤炭資源開發(fā)利用的深度融合，通過建設(shè)數(shù)據(jù)采集與傳輸通道、綜合管控平臺和智能化裝備等，將露天礦生產(chǎn)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和綜合管理系統(tǒng)等進(jìn)行集成、挖掘、推廣、共享和應(yīng)用，實現(xiàn)露天煤礦全生命周期、全流程的少人化（固定崗位無人）生產(chǎn)，提升露天煤礦綠色、安全、高效和智能化水平，確保碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下煤炭的穩(wěn)定供應(yīng)。
　　目前，煤礦智能化相關(guān)研究論文和報告層出不窮，但其中涉及露天煤礦智能化建設(shè)的內(nèi)容較為分散、系統(tǒng)性不強。為此，以內(nèi)蒙古自治區(qū)、新疆維吾爾族自治區(qū)、山西省等主要露天煤礦分布地區(qū)發(fā)布的有關(guān)智能化露天礦山建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)、指導(dǎo)意見、建設(shè)指南等為基礎(chǔ)，對其中涉及智能化露天煤礦的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行歸納、整理，厘清脈絡(luò)，為露天煤礦智能化建設(shè)和研究等工作提供參考。
　　一、我國現(xiàn)行露天煤礦智能化建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
　　1.1現(xiàn)行國家級標(biāo)準(zhǔn)
　　2016年4月7日，為推動實施能源“4個革命，1個合作”的戰(zhàn)略思想，國家發(fā)展改革委員會、國家能源局聯(lián)合組織編制了《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030年）》指出了要通過能源技術(shù)創(chuàng)新，推進(jìn)能源技術(shù)與信息技術(shù)的深度融合，構(gòu)建一體化、智能化的能源技術(shù)體系。
　　2020年2月25日，國家發(fā)展改革委、國家能源局和應(yīng)急部等8部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》（以下簡稱“指導(dǎo)意見”）。確定了分別以2021、2025和2035年為近期、中期和遠(yuǎn)期時間節(jié)點的發(fā)展目標(biāo)，系統(tǒng)性地明確了頂層設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、科技創(chuàng)新、智能改造、示范建設(shè)、綠色礦山、新一代信息技術(shù)、服務(wù)模式、人才培養(yǎng)和國際合作等10個主要任務(wù)領(lǐng)域。“指導(dǎo)意見”的發(fā)布對智能化露天煤礦建設(shè)是一針強心劑。
　　2021年6月5日，《智能化煤礦建設(shè)指南（2021年版）》正式發(fā)布，明確了從頂層設(shè)計出發(fā)，規(guī)范了露天煤礦智能化建設(shè)的目標(biāo)，分別突出了生產(chǎn)煤礦和新建露天煤礦的建設(shè)重點，明確了要實現(xiàn)開采環(huán)境數(shù)字化、采掘裝備智能化、生產(chǎn)過程遙控化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化和經(jīng)營管理信息化目標(biāo)，要實現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)分析、云計算、數(shù)字孿生為基礎(chǔ)的智能開采目標(biāo)。
　　通過國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信息服務(wù)平臺查詢，涉及露天礦山智能化、智慧等字眼的標(biāo)準(zhǔn)較少，主要為：現(xiàn)行的GB/T34679-2017智慧礦山信息系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范國家標(biāo)準(zhǔn)和2021-04-09公示的智能礦山建設(shè)規(guī)范行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
　　1.2現(xiàn)行地方性標(biāo)準(zhǔn)
　　地方性智能化露天煤礦的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)地方性特點制定并發(fā)布的，體現(xiàn)了地方政府對國家政策的理解和地方煤礦特點的總體把控，我國露天煤礦大多集中于內(nèi)蒙、新疆和山西等地區(qū)，各地方政府響應(yīng)國家政策相繼出臺了一系列的標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范。
　　1）內(nèi)蒙古自治區(qū)實施意見辦法及相關(guān)實施方案。2020年6月2日，內(nèi)蒙古自治區(qū)能源局、發(fā)展和改革委員會等9部門聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加快全區(qū)煤礦智能化建設(shè)的實施意見》（以下簡稱“實施意見”），明確了分別以2021年、2025年和2035年為近期、中期和遠(yuǎn)期時間節(jié)點的發(fā)展目標(biāo)。2021年4月14日，內(nèi)蒙古自治區(qū)能源局發(fā)布了關(guān)于《內(nèi)蒙古自治區(qū)煤礦智能化建設(shè)驗收辦法（試行）》和《內(nèi)蒙古自治區(qū)煤礦智能化建設(shè)基本要求及評分方法（試行）》征求意見的公告，指出堅持示范帶領(lǐng)、分步建設(shè)、統(tǒng)籌推進(jìn)，加快提升煤礦各生產(chǎn)系統(tǒng)智能化作業(yè)能力。內(nèi)蒙古自治區(qū)露天煤礦多、特點突出，對露天煤礦智能化制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、辦法等具有鮮明的延續(xù)性和先進(jìn)性。
　　2）新疆維吾爾自治區(qū)實施意見辦法及相關(guān)實施方案。2021年2月18日，新疆維吾爾自治區(qū)發(fā)展改革委、自治區(qū)應(yīng)急管理廳、煤礦安全監(jiān)察局等8個部門制定了《自治區(qū)煤礦智能化建設(shè)實施方案》，推動了本自治區(qū)智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，明確了分4個階段實施，到2022年底，露天煤礦固定崗位實現(xiàn)無人值守、遠(yuǎn)程控制，到2025年底，全區(qū)煤礦基本完成智能化建設(shè)，到2030年，基本建成智能感知、智能決策、自動執(zhí)行的智能化煤礦體系，到2035年，全面建成以智能煤礦為支撐的煤炭工業(yè)體系，各類煤礦實現(xiàn)智能化。新疆發(fā)布的實施方案緊緊圍繞國家八部委聯(lián)合發(fā)布的“指導(dǎo)意見”，因地制宜、科學(xué)布局自治區(qū)露天煤礦智能化的發(fā)展。
　　3）山西省實施意見辦法及相關(guān)實施方案。2020年5月18日，山西省能源局、發(fā)展和改革委員會和教育廳等8部門聯(lián)合發(fā)布了《山西省煤礦智能化建設(shè)實施意見》，結(jié)合本省情況制定了以2022年、2025年和2030年為時間節(jié)點的近期、遠(yuǎn)期目標(biāo)，全省建成智能感知、智能決策、自動執(zhí)行的煤礦智能化體系。2020年12月9日，山西省科學(xué)技術(shù)廳發(fā)布了關(guān)于印發(fā)《煤礦智能化技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)中心建設(shè)實施意見》的通知，建設(shè)“1個中心”、“2個基地”和“3個平臺”，組織開展重大前沿先進(jìn)技術(shù)、共性關(guān)鍵技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)等戰(zhàn)略研究和技術(shù)開發(fā)，提升技術(shù)創(chuàng)新原始能力，露天煤礦方面集中研究無人化連續(xù)作業(yè)。
　　4）其他省份實施意見辦法及相關(guān)實施方案。其他主要產(chǎn)煤省份，如河南、安徽、山東等也都各自結(jié)合自身特點分別制定了智能化礦山建設(shè)的實施方案、實施意見和行動方案。河南省2019年9月提出了《河南省煤礦智能化建設(shè)實施方案》，安徽省2020年6月發(fā)布了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的實施意見》，但所發(fā)布的實施方案、實施意見等為煤礦通用規(guī)范，依托于井工礦的標(biāo)準(zhǔn)，涉及露天煤礦的內(nèi)容較少。
　　1.3地方性規(guī)范
　　由于各自省份露天煤礦占比不同，智能化標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和相關(guān)辦法數(shù)量也不相同，露天煤礦智能化建設(shè)現(xiàn)行地方規(guī)范如下：　　①DB37/T2322-2013智慧礦山律設(shè)規(guī)范（山東）；②DB41/T1383-2017智能煤礦建設(shè)規(guī)范（河南）；③DB14/T2271-2015智能化露天礦建設(shè)規(guī)范（山西）。山東及河南地方標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了露天煤礦智能化建設(shè)，但大都是局限于框架的搭建和術(shù)語的解釋，涉及露天煤礦具體條款較少。山西省針對露天礦專門制定了智能化建設(shè)規(guī)范，為山西省露天煤礦智能化建設(shè)提供了框架和規(guī)范，也為全國露天煤礦智能化建設(shè)提供了借鑒。
　　二、智能化露天煤礦
　　國家從多個方面推動搭建智能化煤礦研發(fā)平臺建設(shè)，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用深度合作。大型煤礦企業(yè)聯(lián)合高等院校、科研院所成立了煤礦智能化發(fā)展國家重點實驗室、機器人研究院、試驗中心、機器人協(xié)同創(chuàng)新中心，共同開展智能開采關(guān)鍵技術(shù)與裝備研發(fā)，致力于解決煤礦智能化共性關(guān)鍵技術(shù)問題。自國家相關(guān)政策制定以來，產(chǎn)出了一批關(guān)于智能化煤礦的相關(guān)論文研究和報告等，為我國智能化礦山建設(shè)提供了技術(shù)支撐。
　　2.1以智能/智慧+礦山煤礦/露天礦等組合通過CNKI工具搜索，以2015年1月為時間起點，截止2021年6月末，各年關(guān)于露天煤礦智能化研究呈上升趨勢，特別是2020年國家發(fā)展改革委、國家能源局、應(yīng)急部、國家煤礦安監(jiān)局等8部委聯(lián)合發(fā)布“指導(dǎo)意見”前后，相關(guān)研究數(shù)量呈激增狀態(tài)，且露天煤礦研究占比整個煤炭行業(yè)智能化研究呈逐年上升趨勢。
　　2.2智能化露天煤礦建設(shè)研究關(guān)鍵點及內(nèi)容
　　對露天煤礦智能化建設(shè)方面關(guān)鍵字大致集中于GPS、無人駕駛、智能礦山、卡車調(diào)度、智能設(shè)計、數(shù)字礦山、管控平臺、鉆孔、自動化、5G、網(wǎng)絡(luò)安全、大數(shù)據(jù)、自動駕駛等，分布較廣但數(shù)量不多。
　　1）智能化管控平臺。基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的建設(shè)思路，建立感知執(zhí)行層、接入層、邊緣層、智能化煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和綜合管控平臺，采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系實現(xiàn)集安監(jiān)系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、智能決策系統(tǒng)、智能經(jīng)營系統(tǒng)等功能與一體，各系統(tǒng)協(xié)同開展工作。
　　2）智能化設(shè)計。露天煤礦智能化設(shè)計主要體現(xiàn)在三維地質(zhì)模型、三維采礦優(yōu)化設(shè)計等方面，其中，三維地質(zhì)建模依據(jù)地質(zhì)報告、采用現(xiàn)行三維建模軟件進(jìn)行地質(zhì)建模，在三維建模過程中采用低空數(shù)字航攝（激光掃描、無人機航測等技術(shù)）用于地表建模，實現(xiàn)模型動態(tài)更新；三維采礦優(yōu)化設(shè)計依據(jù)現(xiàn)有三維采礦軟件（Vulcan、Surpac、Minex和3DMine等），優(yōu)化開采參數(shù)、實現(xiàn)礦體模型與開采方案的交叉顯示、實現(xiàn)開采方案仿真模擬與展示。
　　3）智能化系統(tǒng)與裝備。①穿孔、爆破環(huán)節(jié)：采用智能鉆機、智能裝藥車等，目前智能化鉆機已在準(zhǔn)能公司黑岱溝礦得到了應(yīng)用，可以實現(xiàn)鉆機的自動導(dǎo)航的功能，可精準(zhǔn)定位各個鉆孔位置，誤差可以控制在±20cm，鉆孔深度可以控制在±10cm，精度提高了80%：②采、運、排環(huán)節(jié)：單斗-卡車間斷工藝、半連續(xù)工藝、輪斗連續(xù)工藝和吊斗鏟倒堆等工藝均進(jìn)行智能化升級改造，單斗-卡車工藝建立安全預(yù)警平臺、多機協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)、智能調(diào)度、無人駕駛系統(tǒng)和電鏟遠(yuǎn)程遙控等，其中無人駕駛系統(tǒng)在華能伊敏露天礦、準(zhǔn)能公司黑岱溝、哈爾烏素露天礦、平朔集團(tuán)東露天、安家?guī)X、安太保露天礦均得到了應(yīng)用，半連續(xù)工藝建立破碎站、帶式輸送機和排土機等智能控制系統(tǒng)，與卡車調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動，保證卡車卸載與破碎站、帶式輸送機等達(dá)到綜合效率更大化，帶式輸送機同時還實現(xiàn)全線的機器人巡檢、少人或無人值守等功能，輪斗連續(xù)工藝建立輪斗挖掘機智能控制系統(tǒng)，根據(jù)作業(yè)環(huán)境、物料參數(shù)、計劃下達(dá)等內(nèi)容，實現(xiàn)智能作業(yè)，吊斗鏟倒堆工藝目前國內(nèi)僅在準(zhǔn)能公司得到應(yīng)用，與拋擲爆破相關(guān)聯(lián)，建立1套智能控制系統(tǒng)可實現(xiàn)穿爆、采排的各環(huán)節(jié)的智能作業(yè)。