对煤矿智能化发展的认识和思考

Industry Introduction I业导论
煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，是一项久久为功的时代使命，煤炭智能化开采必将开启煤炭行业高质量发展的新篇章
〇文/刘峰
2020年2月，国家发展改革委、国家能源 局、应急管理部、国家煤矿安全监察局、工业 和信息化部、财政部、科技部、教育部八部门 联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指 导意见》，明确了我国煤矿智能化的发展方向，吹响了我国煤矿智能化建设的号角。

当前，我国大型煤炭生产企业都已启动 了煤矿智能化建设，制定了煤矿智能化建设 规划，明确了建设任务和目标。

然而，我国煤 矿分布区域广泛，开采地质条件差别较大，智 能化建设的难度也很大。

考虑到各煤炭生产 企业的效益情况，煤矿智能化建设的力度和 进度也不尽相同。

因此，对我国煤矿智能化发 展要有清醒的认识。

B煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的 核心技术支撑
1.煤矿智能化代表着渫炭工业先进生产 力的发展方向
科技革命和产业变革加速了人类文明的演化进程，改变了人类的生产方式、生活方式 甚至思维方式。

进人新世纪以来，新一轮科 技革命和产业变革孕育兴起，科技创新呈现 出新的发展态势和特征。

学科交叉融合加速，新兴学科不断涌现，科技发明呈现非线性增长，重大颠覆性创新不时出现，信息技术、生 物技术、新材料技术、新能源技术等广泛渗透，带动几乎所有领域发生了以绿色、智能、泛在为特征的群体性技术革命，以深度学习 为代表的算法、海量数据处理及超级计算等“算力”的不断突破，推动了人工智能的快速 发展。

新一代人工智能呈现出深度学习、跨界 融合、人机协同、群智开放、自主操控等新特 征，与工业领域的深度融合正在引发深远的产业变革。

人工智能必将加速煤炭生产方式的变革进程，对煤炭开采、加工、利用和转化 等都会带来根本性的变化，推动煤炭工业转型升级。

煤矿智能化正是将人工智能.工业物 联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等
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行业导论丨Industry Introduction
与现代煤炭开发利用深度融合，形成全面感知、实时互联，分析决 策、自主学习、动态预测、协同控 制的智能系统，实现煤矿开拓、釆 掘（剥）、运输、通风、洗选、安全 保障、经营管理等过程的智能化运行。

2.煤矿智能化是煤炭革命乃 至能源革命的本质要求
党的十八大以来，习近平总书 记从保障国家能源安全的全局高 度，提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略，揭示了新时代 我国能源发展的特点规律和方向 趋势，指出了今后一段时期我国能 源发展的使命任务、方向目标和 战略举措，成为新时代指导我国 能源事业创新发展的行动纲领。

第十三届全国人大第三次会议政 府工作报告指出，“保障能源安全。

推动煤炭清洁高效利用，发 展可再生能源，完善石油、天然 气、电力产供销体系，提升能源储 备能力。

”煤炭在我国能源体系中 发挥着兜底和基础性保障作用。

2019年我国原煤产量38.5亿吨，煤炭消费量占能源消费总量的57.7%。

2019年5月，中央全面深化改 革委员会第八次会议审议通过了 《关于在山西开展能源革命综合 改革试点的意见》。

随后，山西省 启动了能源革命综合改革试点，聚力实现从“煤老大”到“全国能 源排头兵”的历史性跨越，推出了 15项变革性、牵引性、标志性重大举措，“变革煤炭开采方式”和 “创新煤炭利用方式”位居前两 项。

可见，煤炭安全绿色智能化开采和清洁高效低碳化利用是建设
现代化煤炭经济体系、实现煤炭
工业高质量发展的主攻方向，是
提高能源供给质量、推动能源革
命的必然选择。

3.煤矿智能化是破解行业发
展难题的重要手段
当前，煤炭工业发展面临着
生产产能过剩和先进产能不足的
矛盾，灾害威胁加重与安全生产
保障的矛盾，规模资源开发与生
态环境约束的矛盾。

在国家有关
部门和主要产煤省区地方政府的
领导推动下，截至2019年底，煤炭
行业累计退出产能9亿吨以上，供
给质量显著提高。

智能化是未来
现代化煤矿的典型特征，智能化
产能应属于先进产能。

近日，国家
发改委等六部门联合印发了《关
于做好2020年重点领域化解过剩
产能工作的通知》（发改运行〔
2020〕901号），提出“持续推进
煤炭上大压小、增优汰劣”“合理
有序释放先进产能，实现煤炭新
旧产能有序接替”。

我国煤炭企业正处于由劳动
密集型向人才技术密集型转变的
阶段，生产一线用工人数较多。

煤
矿智能化正是以无人或少人开采
为目标，能够极大提高生产效率，
最大程度减少现场作业人数，达
到“无人则安、少人则安”的目
标。

此外，我国14个大型煤炭基地
9个分布在黄河流域，包括陕北、
晋北、晋中、晋东、黄陇、神东、宁
东、鲁西、河南。

规模化煤炭开采
加剧了黄河流域的水土流失和生
态环境不和谐。

煤炭资源的智能
绿色开发，不仅能够应对采深增
加导致的恶劣开采环境，高效率
地开采出矿产资源，更能促使金
山银山有机融人到绿水青山中，
形成具有新时代特征的矿业开发
模式。

B我国煤矿智能化发展目前
处于示范培育阶段
1.煤矿智能化建设正在点面
突破、系统延伸
“十二五”期间，我国煤
矿智能化发展开始萌芽破土，
“十三五”至“十四五”期间，煤
矿智能化发展进入示范培育阶
段，2025年至2030年，煤矿智能
化发展将进人成熟阶段；2030年
至2035年将进入再造提升阶段。

2013年底，国家能源集团在锦界
煤矿建成首个井工煤矿数字矿山
示范矿井。

2014年，陕煤集团黄陵
矿业在1号煤矿率先实现了 “工作
面有人巡视、无人操作”的智能开
釆工作模式。

2015年，国家能源集
团建成了大柳塔区域（四矿）亿吨
级中央指挥中心，开创了神东亿吨
级矿井群协同智能管控新模式。

2014年5月，中国煤炭工业协
会在陕西神木组织召开“全国煤
炭行业两化深度融合型智能矿山
现场会”，启动行业智能矿山建
设；2019年5月，又在山东枣庄组
织召开“全国煤矿薄煤层智能开
采现场推进会”，智能矿山建设
成为行业广泛共识。

在智能化采
煤工作面率先取得突破后，井下
主运系统、变电所、排水泵房、
瓦斯抽采站等生产单元实现了远
程监控和无人值守，巷道快速掘
进有望取得突破。

据应急管理部
0China Coal Industry 2020/08
Industry Introduction I行业导论
《全国安全生产专项整治三年行 动计划》新闻发布会披露，目前我 国采煤、掘井智能化工作面约为280处，到2022年力争釆掘智能工 作面达到1000个以上，有智能化工 作面的矿井产能达到10~15亿吨。

2.国家煤矿机器人与智能化 政策出台正逢其时
2017年7月，国务院印发了《新一代人工智能发展规划》，对抢抓人工智能重大发展机遇、构筑人工智能发展优势作出重大 部署。

我国拥有全球最为丰富的人工智能和机器人应用场景，人 工智能等前沿技术的融合发展给 煤炭开采带来重大突破与变革。

2019年1月，国家煤矿监察局发布 《煤矿机器人重点研发目录》，为 我国煤矿机器人研发和应用明确 了方向。

2020年，八部委联合发布 的《关于加快煤矿智能化发展的 指导意见》明确提出了煤矿智能 化发展的三阶段目标：到2021年，建成多种类型、不同模式的智能 化示范煤矿；到2025年，大型煤 矿和灾害严重煤矿基本实现智能 化，到2035年，各类煤矿基本实现 智能化。

全国主要产煤省（区）纷纷 出台了煤矿智能化发展实施意见 和方案。

2019年6月，山东省出台 了《关于加强全省煤矿智慧化建设和智能化改造的指导意见》，12月出台了《山东省煤矿智能化建设实施方案》，明确1~2年时间冲击地压煤矿和大型煤矿实现 智能化开采、2025年全省煤矿基 本实现智能化、2030年全面建成 智能化煤矿的目标。

2019年9月，河南省出台了《河南省煤矿智能
化建设实施方案》，提出了三年
建设目标。

2019年10月，贵州省
出台了《深入推进贵州省煤矿智
能化、机械化升级改造攻坚方案
(2019—2020年）》。

2020年5月，
安徽省出台了《关于加快煤矿智能
化发展的实施意见》，山西省出台
了《山西省煤矿智能化建设实施
意见》；6月，内蒙古自治区出台了
《关于加快全区煤矿智能化建设
的实施意见》。

3.夯实地基与增强内核成为当
前两大主要任务
以5G、工业互联网等为基础
的数字基础设施可看作是煤矿智
能化的“地基”，智能化生产技术
与系统是其“内核”。

在夯实先进
通信网络、数据中心、大数据服
务、云计算服务、工业互联网平台
等数字基础设施的同时，应从基
础理论和关键技术及创新应用方
面不断增强内核。

以煤矿智能化
基础原理、模型和算法为重点布
局煤矿智能化基础理论：一是时
空变化条件下的矿井地质精准建
模理论方法；二是面向矿井复杂
环境的自适应感知理论方法；三
是矿山多源异构数据融合及信息
动态关联理论方法，四是复杂条
件下采掘设备群的智能控制理论
方法，五是面向复杂矿井环境的
动态协同控制与决策理论方法。

以智能装备和机器人为基
础，以数据和算法为核心，全面提
升矿井感知、数据处理、装备系
统、智能控制等能力，突破煤矿智
能化共性关键技术：一是4D-GIS
透明地质技术；二是井下视频高
效处理及V R技术；三是井下大容
量快速通信技术；四是井下精确
定位与设备导航技术，五是辅助
运输系统连续化和无人化技术；
六是智能化无人快速掘进技术；
七是重大危险源智能感知与预警
预报技术；八是高可靠性智能装备
(终端）技术；九是煤矿机器人路
径规划与长时供电技术；十是露
天开采无人化连续作业技术。

B煤矿智能化发展面临技
术、人才和标准的制约
1.关键核心技术不足成为煤
矿智能化发展的难点
我国煤炭产业基础薄弱，行
业研发投人较低，技术创新能力
偏弱，试验验证、计量标准、检验
检测、信息服务等技术服务体系
不完善。

矿用大功率重载设备、关
键基础件和软件系统依赖国外进
口，智能化建设急需的工业互联
网技术、软件技术、大数据技术、
智能装备、智能传感器等亟待取
得突破。

由于煤矿地下空间存在
易燃易爆气体，且巷道狭长和机
电设备众多，多数地面成熟技术
必须加以改进或重新开发才能在
井下应用。

如5G技术必须优化无
线传输速率时隙配比，才能满足
井下数据实时上传需求。

掘进与辅助运输是目前煤矿
生产系统中用工多、事故伤亡人
数多的两个领域，现已成为煤矿
智能化建设的最大短板。

掘进工
作面目前普遍没有实现设备集中
控制、远程操作；辅助运输尚未全
部实现连续运输，部分煤矿还在
使用小绞车等运输工具，架空乘
中国煤炭工业2020/08
行业导论I Industry Introduction
人装置等未达到远程监控和无人 值守。

尽管已研发成功机电硐室巡检机器人、皮带巡检机器人、水 仓清淤机器人、巷道喷浆机器人、智能瓦检机器人、选矸机器人等，但离危险作业岗位的机器人完全 替代还有较长距离。

井下工作场 所粉尘、高温、噪声等污染依然严 重，距离实现智能无尘少人工作面目标尚远。

2.智能化相关人才匮乏成为 煤矿智能化发展的痛点
煤矿智能化发展必将颠覆煤 炭行业传统的就业格局，在提高 生产效率的同时，提供的工作岗 位远比目前要少，煤矿一线更加迫 切需要具备煤炭开采、信息技术、软件管理、人工智能等相关知识的复合型技术人才，迫切需要一支 技术过硬、富有创新精神的技能型队伍。

我国人工智能产业人才总量不足，高端数据科学家严重匮乏。

近些年，煤炭企业人才流失严重，行业高等学校部分专业招生困难，煤矿采掘一线招工接替问题凸显，专业人才的短缺严重影响着煤矿智能化的发展。

近期，中国煤炭工业协会面向行业高等学校开展了煤矿智能 化人才培养情况的专项调研。

调 研发现，目前行业高校的本科、研 究生培养层次均设置了煤矿智能 化相关专业，包括机器人工程、智 能制造工程、物联网工程等，涵盖 了煤矿智能化建设的所需专业。

部分高校还按照新工科建设要求，将采矿工程等传统优势专业升级为智能采矿专业。

然而，智能 化人才培养涉及人工智能、信息通信、机器人、软件控制等多个学
科，相关高校在师资力量、配套教
材、实验室建设等方面明显不足，
而且行业企业尚不能满足高校在
校生的实习和实践需要，影响着
智能化人才培养的水平和进度。

3.智能化相关标准缺失成为
煤矿智能化发展的堵点
煤炭领域的国家和行业标准
主要包括国家标准（GB)、能源标
准（NB)、煤炭标准（M T)、安全
标准（AQ)四类。

截至2019年底，
中国煤炭工业协会管理的现行国
家标准303项，协助主管部门归口
管理的现行行业标准1490项；中
国煤炭建设协会管理的现行国家
标准170项。

近年来，发布煤矿智
能化领域国家标准3项、行业标准
4项，在研相关标准计划18项。

行
业内也陆续启动了地方标准、团
体标准和企业标准的研制工作。

山西省发布了智能煤矿建设规范
的地方标准；中国煤炭学会、中国
煤炭加工利用协会组织开展了智
能煤矿和智能化工作面的分类分
级评价、智能化选煤厂建设规范
等团体标准，陕煤黄陵集团制定
了智能化综釆工作面设计、安装
验收、运行质量、操作、回撤的企
业标准，中国煤炭工业协会联合
阳煤集团、中国移动、华为公司启
动了 5G+工业互联网与智能矿山
建设的系列企业标准研制工作。

在中国煤炭工业协会的统筹
协调下，煤炭行业开展了煤矿智能
化标准体系的相关研究工作。

中国
煤炭科工集团王国法院士团队开
展了煤矿智能化标准体系研究，已
形成研究成果。

中国煤炭工业协
会联合国家能源集团、中煤能源
集团、华能煤业、华北科技学院等
启动了智能露天煤矿标准体系研
究。

中国煤炭加工利用协会联合
神东煤炭集团、淮河能源集团等
启动了智能化洗选标准体系的研
究。

中国煤炭工业协会与中国煤
炭学会将联合启动煤矿智能化团
体标准专项计划，以中国煤炭学
会为主来发布煤矿智能化领域团
体标准。

D煤矿智能化建设是一项久|
久为功的长期任务 |
1.多种模式并存是当前煤矿智
能化的发展途径
煤矿智能化不是•蹴而就的。

煤炭企业在以往信息化建设过程
中，出现了前期建设和后期发展相
冲突的问题，“信息孤岛”现象严
重，生产全过程的数字化链条未能
打通，数据流未能贯通勘探规划、
采矿设计、生产管理、安全监控、风
险分析、应急响应等全过程。

煤矿
智能化就是要在以往的信息化、机
械化和自动化的基础上，结合不同
煤矿的煤层赋存条件和灾害特点，
形成多种模式并存的智能化建设格
局。

其中，采煤工作面已经形成薄与
极薄煤层智能综釆、中厚煤层智能
综采、厚煤层智能综采、特厚煤层
智能综放四种智能化开采模式。

目前，行业内已建成多个具有
不同特色的智能化采煤工作面，掘
进工作面正在开展多种新型设备的
应用试验，未来必将形成多种智能
掘进模式。

中煤能源建成了国内首
个深部冲击地压煤层大采高智能
化工作面-门克庆煤矿3103智能
Q China Coal Industry 2020/08
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^山东能源枣矿集团滨湖煤矿薄煩层智能化采煤工作面
兖矿集团智能化开采调度中心
化工作面；同煤集团在同忻矿建成 全国首个特厚煤层智能综放工作 面，山东能源枣矿集团在滨湖矿建 成了薄煤层智能化开采示范工作 面；兖矿集团在赵楼煤矿建成千米 深井常态化运行智能综放工作面。

陕煤集团榆北煤业曹家滩矿正在试 验首台煤矿大断面快速掘锚成套 装备，新汶矿业集团新巨龙矿井正 在试验首台6.33米直径的煤矿岩巷 全断面掘进机“新矿1号”；淮北矿 业集团袁店二矿正在试验首台大倾 角矿用盾构机“淮盾1号”。

2.因矿施策、示范先行是当前 煤矿智能化建设方法
我国现有煤矿5200处左右，分布地域广泛，不同地区煤矿的 开采地质条件差别较大，矿井规 模和开采复杂程度也不同。

尤其 是老矿井的智能化改造，由于矿 井基础条件的不同，改造的难度 和资金投人有着明显差别。

今年 受新冠肺炎疫情的影响，行业亏 损面扩大，企业利润普遍下降。

1一5月，煤炭开采和洗选业利润同比下降31.2%。

煤矿智能化建设需要大量的资金投入，煤炭生 产企业要做好煤矿智能化顶层设 计，充分考虑具体建设煤矿的条件特点，因矿施策，有步骤、分阶段开展工作，实现分散建设向集
成化方向跨越。

全国部分采煤省（区）已先行
启动了智能化示范煤矿和示范工
作面的建设工作。

山西省启动了 10
座智能化示范煤矿和50个智能化
综采示范工作面的建设工作；内
蒙古自治区要求2020年内完成26
个煤矿智能化建设试点项目，河
南省要求2020年内建成5 ~10个
省级智能化示范煤矿，力争创建
3 ~5个国家级智能化示范煤矿。

煤
炭生产企业纷纷启动了智能化示
范煤矿的建设。

国家能源集团开
展了6个井工矿、3个露天矿、20个
露天洗煤厂的智能化示范建设，
河南能源启动了 4个井工矿的智
能化示范建设< 中国平煤神马集
团开展了平宝煤业智能化示范建
设；阳煤集团开展了新元煤矿5G
智能化示范建设，铁法煤业开展
了小青煤矿智能化示范建设，川
煤集团开展了龙滩煤矿智能化示
范建设。

目前，国家能源局、国家
煤监局正在启动智能化示范建设
煤矿的申报工作。

3.自感泛联、教驱智采是煤矿
智能化的未来图景
“自主感知、泛在联接、数据驱
动、智能开釆”成为煤矿智能化发
展的未来图景。

未来智能矿山将通
过各种智能传感设备实现对矿山环
境实时变化的多维主动感知，通过
网络实现矿山人与人、人与物、物与
物的广泛联接，通过数据采集与分
析实现数据驱动决策，通过智能生
产管控实现煤炭资源的智能化开
采。

煤矿智能化发展将把每个矿山
工作人员带入到数字世界中，必将
重塑煤矿生产的组织方式，再造生
产流程，展现出更加美好的矿山开
釆前景。

总之，煤矿智能化建设是一
项久久为功的时代使命，将促使
新一代信息技术、高端智能装备、
高水平复合型人才扎根于行业土
壤，使煤炭行业从传统资源依赖
型、劳动密集型转变为技术密集
型、知识密集型的高科技行业，彻
底将煤炭人从危险复杂的井下环
境中解放出来，能够体面地、心怀
使命感和幸福感地工作，为煤炭
工业源源不断地注人创新血液和
活力I在开采金山银山的同时，更
要为后代留下绿水青山，煤炭智能
化开采将开启煤炭行业高质量发
展的新篇章。

(作者系中国煤炭工业协会副
会长、中国煤炭学会理事长）
(责任编辑：张瑞瑞）
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