付翔副教授：煤炭开采技术的人工智能应用

创新点

（1）提出了新一代智能开采AI应用技术体系，构建了基于HCPS理论的感知-决策-控制三维协同架构，实现多源数据融合与跨系统联动，实现了人在回路的新一代智能开采应用模式。

（2）针对综采工作面复杂场景中液压支架人机交互协作任务需求，研发了一种高效安全的综采液压支架群人机协同决策控制的AI应用系统，形成“应用场景AI决策-人工观测控制执行-模型持续迭代优化”综采人机协同运行机制。

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煤炭开采技术的人工智能应用

作者：付翔^1,2,3, 闫明

单位：1. 太原理工大学 矿业工程学院；2. 智能采矿装备技术全国重点实验室；3. 山西焦煤集团有限责任公司 博士后工作站

引用格式：

付翔，闫明. 煤炭开采技术的人工智能应用[J]. 绿色矿山，2025，3(1)：63−72. FU Xiang，YAN Ming. Artificial intelligence applications in coal mining technology[J]. Journal of Green Mine，2025，3(1)：63−72.

摘 要

随着煤炭行业迈向智能化转型，人工智能技术在煤炭开采全流程中的应用逐渐深入。首先回顾了我国煤炭开采技术的发展历程，重点分析了人工智能在不同发展阶段的技术演变及其对煤矿智能化的影响。针对煤炭开采全流程中的各类智能应用场景需求，提出的新一代智能开采AI应用技术体系，构建了从感知、决策到控制的一体化AI应用框架。以场景为导向、数据为驱动、算法为核心、平台为载体，设计了新一代智能开采场景式AI应用技术流程，通过实际案例分析，展示了场景式AI应用在煤炭智能开采中的实践成效。可见，人工智能的应用大幅提升了煤矿的生产效率、安全性和可持续性，推动了煤炭行业的智能化变革，随着煤矿智能化建设持续推进，煤炭行业将迈向更高效、更安全、更绿色的发展阶段，为实现“双碳”目标和能源结构优化贡献力量。

引 言

煤炭作为我国重要的基础能源之一，在保障国家能源安全、支持经济发展方面发挥了重要的支撑作用。近年来，随着智能化技术的迅猛发展，煤炭开采正面临新的变革和机遇。煤炭开采从传统的人工炮采到普通机械化、综合机械化，再到当前智能化阶段，开采技术和装备得到了显著提升。然而，复杂的地质条件、苛刻的作业环境以及安全生产需求，仍对传统技术手段提出了严峻挑战。人工智能(AI)作为一项前沿技术，凭借其在智能感知、预测分析、自动化控制等领域的强大能力，正在推动煤炭开采从机械化向智能化转型升级。

当前，我国煤炭行业正在加快推进智能化矿山建设，并初步形成了涵盖地质勘探、采掘、运输、分选和安全监测等环节的智能化应用体系。在这一过程中，AI技术已经逐步渗透到各个工序，为煤矿企业实现高效、安全、绿色开采提供了强有力的技术支持。尽管如此，如何实现AI技术在煤炭开采中的场景化落地、如何更好地解决复杂工况下的数据利用与决策优化问题，仍是亟待深入研究和探索的重要课题。

笔者将探讨人工智能技术在煤炭开采中的应用实践，分析初级智能开采向新一代智能开采演进内涵，提出一个适用于新一代智能矿山的场景化AI应用框架，并结合实际案例展示AI赋能煤炭开采的应用模式，为未来煤炭行业的智能化转型升级提供参考。

部分图片

图 1 初级智能开采向新一代智能开采演进及内涵

图 2 新一代智能开采场景式AI应用技术流程

图 3 液压支架集群人机协同决策控制的云边端AI应用系统

图 4 系统现场运行机制

作者简介

付翔，博士（后），太原理工大学矿业工程学院副教授，博士生导师，智能采矿装备技术全国重点实验室主要成员。从事智能采矿工程专业的教学与科研工作，主持国家级科研项目2项，省级科研项目3项，企业横向项目10余项，获2021年度煤炭青年科技奖，中国煤炭工业协会科学技术一等奖2项。

研究方向

智能采矿数智赋能技术：煤矿工业场景AI应用技术、煤矿生成式人工智能应用技术、煤矿多智能体应用技术、煤矿工业数据智能计算架构技术

主要成果

致力于新一代智能煤矿AI赋能技术研究，提出面向煤矿工业场景的AI模型应用技术方法，研发了煤矿安全生产数智分析-决策-孪生一体化平台，平台与煤矿自动化系统融合，已应用于山西、内蒙、山东等多地煤矿，利用AI模型的数据推理能力，解决了煤矿安全生产应用场景的智能决策与控制问题。相关成果已发表核心以上论文60余篇，授权发明专利20余项，软件著作权20余项。

策划丨郭晓炜

责编丨王晓珍

编辑丨李莎

审核丨常明然

煤炭科学研究总院期刊出版公司拥有科技期刊21种。其中，SCI收录1种，Ei收录5种、CSCD收录6种、Scopus收录7种、中文核心期刊9种、中国科技核心期刊11种、中国科技期刊卓越行动计划入选期刊4种，是煤炭行业最重要的科技窗口与学术交流阵地，也是行业最大最权威的期刊集群。

期刊简介

为深入贯彻习近平生态文明思想，践行“绿水青山就是金山银山”理念，搭建绿色矿山建设领域高端学术交流平台，2023年5月，经国家新闻出版署批准，由中国煤炭科工集团主管、煤炭科学研究总院有限公司主办的中文科技期刊——《绿色矿山》（Journal of Green Mine）应运而生。《绿色矿山》为季刊，国内统一连续出版物号为：CN10-1912/TD，ISSN号：2097-3357，由《绿色矿山》编辑部负责策划、出版、发行。

刊登范围

绿色勘查、绿色开采、矿山地下空间利用、绿色选冶、矿山环境保护、低碳技术及节能减排、数字矿业、绿色低碳经济政策与评价等。

期刊主页

http://www.lsks.org.cn

投稿网址

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