煤矿智能化建设进入新发展阶段 系统性、融合性有待持续强化

“矿山智能化建设速度已达到新的高度！”在日前召开的2022年煤矿智能化重大进展发布会现场，国家矿山安全监察局安全基础司司长孙庆国给出一组最新数据——全国煤矿智能化采掘工作面由494个增至1019个，同比增加42%；智能化煤矿由242处增至572处，产能由8.5亿吨增至19.36亿吨；煤矿井下机器人从19种增加到31种，矿山专用操作系统、5G专网等前沿技术得到更广泛应用。

在此推动下，减人、增安、提效的成效日益显现。孙庆国介绍，仅去年一年，全国煤矿井下作业人员就减少6万人，一批大中型矿井固定岗位基本实现无人值守。尤其是保供以来，智能化矿井累计释放产能近6亿吨，为煤矿安全增产提供了强有力的支撑。

●●筑牢理论基础，建设多点开花

技术要突破，理论需先行。中煤科工开采研究院有限公司研究员任怀伟回忆，在煤矿智能化建设启动之初，基础理论研究基本处于空白。“由王国法院士牵头，我们申请立项了国家首个煤矿智能化领域的自然基金重点项目，针对煤矿复杂巨系统的整体模型及决策机制进行深入研究。”

经过3年多时间，数字煤矿及智能化开采基础理论体系现已形成，开启矿山多学科、多系统交叉融合的新方向。“行业还全面搭建了数据、通讯、装备、安全、管理等40余项团体标准，让智能化建设有标可依，有据可查，有章可循。”任怀伟称。

效果好不好还得看实操。记者了解到，全国智能化煤矿建设投资累计达到1000亿元，25个省份出台了财税支持保障措施，带动建设成果在多地多点开花。“内蒙古自治区建成智能化煤矿126处，智能化煤矿全员工效达到28吨/工；陕西省建成102个智能化采煤工作面、66个智能化掘进工作面，陕煤集团智能化产能占比达到99%。”中国煤炭工业协会科技发展部副主任张建明举例。

“年产千万吨级及以上矿井对于保障国家能源安全具有重要意义。但像小保当2号矿井，建设规模1300万吨/年，受制于开采厚度，采用常规开采方式却难以实现设计产能。从增产降损角度来说，我们必须增加工作面长度，减少资源量损失。”陕西小保当矿业有限公司副总经理梁旭感慨，正是依托智能化建设，该矿打造了首套国产450米超长智能综采工作面成套装备，为2-3米中厚煤层高效开采提供了新的技术途径。“项目实施后，工作面最高日产5.2万吨，平均月产107万吨，推进速度提高20%-60%，产能提高约100%-230%。同时少布置3个工作面，节约3次安撤费用约1.8亿元。”

●●系统性、融合性有待持续强化

成绩和经验有之，薄弱环节更值得重视。“同时应该清醒看到，智能化建设仍存在短板和弱项。比如这项工作在不同地区、不同企业之间进展总体是好的，但是存在不均衡，有的企业建设方案在技术路径、设备选型方面不合理，特别是一些复杂条件的煤矿智能化建设还需要下更大功夫。”国家能源局总经济师鲁俊岭指出。

孙庆国认为，矿井数量更多、建设速度更快、覆盖范围更广，也意味着煤矿智能化进入新的发展阶段，对此提出了更高要求。“还需进一步优化研发和应用环境，构建以企业为主导、市场为导向，矿山企业、研究机构、科技企业、装备厂商等深度融合的创新体系，大力推动跨界合作、协同创新。”

“智能化建设是一个迭代发展进步的过程，不是一次性工程。”中国工程院院士、煤矿智能化创新联盟理事长王国法提出，这样一项复杂的系统工程，建设应由单个系统向全面智能化、全生命周期、全产业链智能化迈进。“但目前，矿山行业数字化生态体系尚在形成雏形阶段，数字化生态环境比较脆弱，呈现出产业链不完整、技术链片面、资源投入不平衡、标准体系难统一等现状。”

王国法举例，部分智能矿山数字化偏重于生产运营阶段，设计建设、运销市场等其他环节的融合还不够；由于未从智能化建设全要素技术链、技术发展图谱进行系统布局，往往重硬件轻软件、重系统轻数据；为追求建设效果，简单场景投入较大，复杂场景问题难解决，资源投入反而少；从矿山企业到行业供应链仍存在信息壁垒、数据孤岛，数据安全缺乏保障，导致数据无法流动，知识不能共享、产业链数字化水平不高等。

●●核心在于重大关键装备的进步

如何进一步提升？在多位业内人士看来，核心和支柱在于重大关键技术装备的进步。

“技术进步既是一项基础工作，更是一项根本问题。没有先进的技术装备和重大技术成果应用，煤矿智能化这件事是干不成的。”鲁俊岭表示，下一步，应聚焦现场难点和问题，充分发挥科研主观能动性，全面夯实科技的支撑和保障双重作用。“定期梳理需要集中重点攻克的技术和装备，支持鼓励突破关键核心技术、强化基础性关键技术标准和管理标准的修订，增强建设标准性、兼容性，组织遴选一批技术先进、经济性强、可靠性高的案例，以此推广安全智能高效的建设和生产模式。”

在王国法看来，推进煤矿智能化建设，不仅仅是指矿井“采掘机运通”各业务系统的运行，还包括采前智能地质探测、采后智能洗选加工与增值利用等环节。“煤矿智能化巨系统协同运行难度大，综合可靠性保障难度大，多系统集成的客观复杂化，导致整体稳定性降低。光是综采工作面就有矿压监测、巡检机器人、煤流量监测等10多个子系统，亟待融入原有的工作面控制系统。需要衔接的硬件、软件接口越来越多，迫切要求统一系统的接口及性能指标要求，形成模块化、系统化、标准化的智能化系统模式。”

对此，孙庆国再次强调“系统观念”的重要性。“进一步加快矿井整体智能化建设，实现智能化各系统之间的互联互通，推动矿山企业管理模式重塑、业务流程再造，由管人员、管现场向管网络、管数据、管装备转变，在生产系统智能化单兵突击的基础上，加快实现全系统、全流程、全链条智能化的整体推进。”