煤矿智能化是我国煤炭工业高质量发展的核心技术支撑已成为行业广泛共识，这与技术发展、政策顶层设计及全行业协同推进密不可分。2020年2月，国家发展改革委、国家能源局等八部委联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，指出要加快推进煤炭行业供给侧结构改革和高质量发展，这对于我国煤炭工业发展具有里程碑意义。2020年11月，中国煤炭工业协会、中国煤炭科工集团及煤矿智能化创新联盟共同发布了《中国煤矿智能化发展报告》，系统总结了中国煤矿发展及信息化建设的基本情况，阐述了煤矿智能化基础理论及关键技术研究进展，详细介绍了智能化示范煤矿的建设实践情况，布局了煤矿智能化建设标准体系。2020年底，国家发展改革委、国家能源局启动了首批71处国家智能化煤矿建设示范项目，全力推动智能化建设的示范培育，加速行业智能化水平提升。2021年6月，为科学规范有序开展煤矿智能化建设，统一衡量智能化建设质量，加快建成一批多种类型、不同模式的智能化煤矿，国家能源局发布了《煤矿智能化建设指南》，起草制定了《智能化煤矿验收办法》。
1、智能化开采总体架构
智能化开采按照部署空间位置划分为采煤工作面采场布置层、运输巷智能化集控中心层和地面分控中心层３个层级架构，按照系统主要功能架构可分为单机控制系统层、井下工作面智能化集控系统层和地面分控中心３个层级。（１）单机控制系统层。该层主要实现单机子系统的智能监控，主要包含采煤机控制子系统、运输机“小三机”控制子系统、电液控制子系统和其它控制子系统等智能化开采系统。每个子系统主要通过基础传感器的设备感知获取各设备的实时状态，通过子系统的综合判断实现子系统自身的决策分析，然后下发控制指令完成对子系统单机设备的智能控制。（２）井下工作面智能化集控系统层。该层主要通过工作面网络实现对各单机子系统和其它关联子系统的数据获取，从工作面总体的系统层面实现进一步的智能化联动，从而实现对采煤机、刮板输送机、液压支架、运输巷带式输送机、供电、供液等系统的智能化分析，并将分析结果实时显示告知操作人员，同时将智能化分析操作指令下发给各单子系统实现智能控制。（３）地面分控中心层。该层主要通过矿井网络将井下工作面智能化集控系统数据上传至地面，在地面进行大数据长时间进一步的智能化分析和判断，并实现和矿井综合管控平台类系统的对接，以实现智能化开采系统和智能化矿山系统的智能联动控制。
2、能化开采基本系统主要功能
智能化开采基本系统是智能化开采的必要系统，主要包括电液控制系统、采煤机智能控制系统、智能煤流负荷控制系统、集成供液控制系统、设备列车系统、工作面供电系统、工作面遥控干预系统、工作面视频系统、工作面语音通讯系统、矿压分析系统、千兆及无线网络系统等组成。（１）电液控制系统。该系统主要在每台液压支架配置控制器、电磁阀，按需配置红外接收、立柱压力、推移和伸缩梁行程、采高、主要结构和护帮倾角等传感器，实现液压支架的动作控制、显示、急停、闭锁、报警、跟随采煤机控制液压支架动作、自动找直、防碰撞、自动找直执行等系列化动作。（２）采煤机智能控制系统。该系统通过配置必要的电器类、压力、角度等传感器，实现对采煤机数据的采集、上传、分析和动作执行，通过记忆截割、路径规划、实时调整等方式完成自动调高、卧底、加速、减速、割三角煤、斜切进刀等采煤机工艺。（３）智能煤流负荷三机控制系统。该系统通过配置必要的煤流扫描传感器、变频器、伸缩机尾等设备，实现根据煤流量、有功功率、煤机综合参数等分析判断，实现对“小三机”的智能调速、智能启动、停机松链、自动张紧运输机等功能。（４）集成供液控制系统。该系统通过配置必要的液位、压力、配比浓度等传感器，主泵配置变频器来实现乳化液供液系统和供水系统的智能控制，实现自动按需供液供水、自动配液、防爆管、多级过滤、反渗透、恒压供液等智能化功能。（５）设备列车系统。该系统目前主要有轨道式、单轨吊式和自移式设备列车３种方式，主要负责安放工作面供电、供液、集控中心、工具、备件等。但个别巷道变形严重和其它有条件的矿井也可采用远距离供电供液的方式。（６）工作面供电系统。该系统主要由移动变电站、组合开关、变频器、电机、照明综保等设备组成，为智能化开采工作面提供电力保障。随着技术的不断进步，变频一体机、永磁电机等供电设备应用也越来越多。（７）工作面遥控干预系统。该系统通过配置遥控器实现对采煤机、液压支架、设备列车等远程遥控操作。
3、５Ｇ＋智能化煤矿系统及应用场景
５Ｇ＋智能化煤矿系统是指充分运用新一代信息系统带来的技术变革和优势，重新梳理现有生产系统和生产关系，通过新技术、新要素、新管理研发新一代智能化系统，而非现有系统的简单升级改造。５Ｇ在这一过程中起到的是关键工具的作用，其大带宽、低延时和广连接的技术特点改变了现有技术架构，进而推动思维逻辑、思维方式和技术体系的变革。从思维逻辑上看，５Ｇ低延时和广连接的特性会推动线性思维向网状思维变革，比如由单一的通风控制系统向通风感知－解算－控制－救灾规划－协同调动方向发展；从思维方式上看，其大带宽、广连接的特点和算力的延伸将推动中心化向去中心化转变，比如传统的集中控制模式会逐渐向分散控制转变，终端智能化程度会越来越高，上层会逐渐向提供服务转变；从技术体系上看，现有的各种控制系统、智能终端、控制流程和模式等会随着思维逻辑和思维方式的转变而转变，不仅现有终端形态会发生改变，还会产生更多的新型终端，包括新型传感、新型传输、新型控制和新型执行器等。由此，５Ｇ的应用场景不仅限于传统的远程控制、高清视频传输、固定硐室巡检等，更是基于新一代信息技术的融合变革，比如与虚拟现实技术结合的远程开采，专家支持的运维，与物联网技术结合的多传感并发接入与底层协同决策，与定位导航系统结合的移动巡检与多终端协同等。
结束语
煤矿智能化的发展需要国家和行业的支持，需要科研院所和煤炭企业等多方共同努力，在进行智能化开采的过程中，各煤矿应结合自身条件多方位全面考虑，采用适合本矿井智能化开采工作面的解决方案，以实现综采工作面的经济、安全、高效、节能、智能化发展。