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煤礦智能化建設(shè)已成為行業(yè)內(nèi)一項(xiàng)具有高度共識,、頗具市場活力,、企業(yè)積極擁護(hù)的創(chuàng)新型工作,。剛剛過去的2021年，煤炭企事業(yè)單位智能化建設(shè)不斷“提速,、加碼”,。目前，煤礦智能化建設(shè)取得了哪些重大進(jìn)展,，仍有哪些難題待解,，下一步如何突破？本報(bào)記者近期進(jìn)行了采訪,、梳理,。

全面推進(jìn)，重點(diǎn)煤企

智能化建設(shè)成效顯著

據(jù)國家能源局日前舉辦的新聞發(fā)布會消息,，初步統(tǒng)計(jì),，全國有近400處煤礦正在開展智能化建設(shè)，總投資規(guī)模超過1000億元,，已完成投資約470億元,，建成智能化采掘工作面687個�,！吧偃搜惨�,，無人操作”智能采煤工作面邁向常態(tài)化應(yīng)用，減人增安提效的效果日益顯現(xiàn),，智能化煤礦在去冬今春煤炭安全增產(chǎn)增供中發(fā)揮了重要作用,。

在生產(chǎn)煤礦總計(jì)4000多處的情況下,，正在推進(jìn)智能化建設(shè)的煤礦有近400處，占到了約十分之一,。而在這近400處煤礦中,，大型企業(yè)、大型煤礦的智能化建設(shè)起到了良好的示范作用,。

國家能源集團(tuán)煤炭與運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)管理部副主任尤文順介紹,，國家能源集團(tuán)已掌握5類智能采煤、5類智能掘進(jìn),、3類卡車無人駕駛,、5類機(jī)器人等關(guān)鍵核心技術(shù),，應(yīng)用機(jī)器人200余臺（套）,，替代800余名操作人員；已建成智能化采煤工作面41處,，智能掘進(jìn)工作面25處,、智能選煤廠41處。

中煤能源集團(tuán)建成220余個智能化輔助生產(chǎn)系統(tǒng),，自主研發(fā)的智能井筒巡檢機(jī)器人,、智能噴漿機(jī)器人等在王家?guī)X煤礦等8處煤礦應(yīng)用。

晉能控股集團(tuán)已建成43個井下無人值守變電所,、10個無人值守水泵房,，20部帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)了集中控制，5處煤礦應(yīng)用了智能巡檢或撿矸機(jī)器人,。

山東能源集團(tuán)投入63億元實(shí)施智能化建設(shè),，建成133個智能化采掘工作面、24個5G+智能礦山應(yīng)用場景,，9處首批國家級智能化示范礦井具備驗(yàn)收條件,。金雞灘煤礦建成國內(nèi)一流的智能化綜放工作面，日產(chǎn)煤炭5萬噸以上,，而單班人數(shù)只有80人左右,，采煤工作面只有5人。

陜煤集團(tuán)所屬煤礦13類792個生產(chǎn)輔助系統(tǒng)全面實(shí)現(xiàn)智能集控,，自動化控制率達(dá)到100%,，累計(jì)完成巡檢機(jī)器人、選矸機(jī)器人,、管路拆卸安裝和氣體移動監(jiān)測機(jī)器人等不同類型機(jī)器人的應(yīng)用實(shí)踐,。

露天煤礦是我國煤炭生產(chǎn)體系的重要組成部分。在井工煤礦加快智能化建設(shè)的同時,，2021年露天煤礦的智能化建設(shè)也明顯提速,。

目前,，我國露天煤礦總計(jì)約450余處，總產(chǎn)能近10萬噸/年,。據(jù)了解,，我國約有95%的露天煤礦采用單斗—卡車工藝。在露天煤礦的生產(chǎn)成本中,，卡車運(yùn)輸環(huán)節(jié)約占60%,；卡車運(yùn)輸環(huán)節(jié)占勞動定員的45%左右，占用了大量的人力,。從安全的角度來看,，我國露天煤礦的卡車運(yùn)輸環(huán)節(jié)事故起數(shù)占總事故起數(shù)的60%以上。因此,，目前露天煤礦智能化建設(shè)一般圍繞礦用卡車開展,，比如礦用卡車無人駕駛等。

中煤集團(tuán)將“東露天礦智能化建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)與工程示范”列為重大科技專項(xiàng)進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān),。2021年以來,，中煤集團(tuán)加大力度推進(jìn)礦用卡車無人駕駛編組研究。2021年11月,，中煤集團(tuán)在平朔東露天煤礦采用國內(nèi)領(lǐng)先的智能感知系統(tǒng),、深度融合激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá),、北斗定位等多種感知技術(shù),，對復(fù)雜環(huán)境機(jī)群設(shè)備的三維高精定位、系統(tǒng)仿真及測試,、礦山?jīng)Q策指揮系統(tǒng),、作業(yè)設(shè)備感知以及智能控制技術(shù)進(jìn)行深入研究，實(shí)現(xiàn)了車鏟對位,、自主導(dǎo)航,、自主卸載、主動避障,、復(fù)雜路況無人駕駛以及指定區(qū)域精準(zhǔn)卸載等,。

其他企業(yè)也在積極探索礦用卡車無人駕駛。國家能源集團(tuán)準(zhǔn)能公司黑岱溝露天煤礦實(shí)現(xiàn)多臺無人駕駛礦用卡車與電鏟多工作面同時編組運(yùn)行作業(yè),。寶日席勒露天煤礦完成極寒型復(fù)雜氣候環(huán)境露天煤礦無人駕駛卡車編組安全示范工程評審和科技成果鑒定,。國家電投集團(tuán)白音華露天煤礦完成2個編組、12臺無人駕駛寬體自卸車聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn),。華能集團(tuán)伊敏煤電公司實(shí)現(xiàn)無安全員情況下的有人駕駛車輛與無人駕駛車輛混編作業(yè),。

除了礦用卡車無人駕駛，中煤平朔公司也在探索鉆機(jī)的無人值守�,！耙郧耙慌_鉆機(jī)1個班需要2名司機(jī)在現(xiàn)場,，4個班就需要8名司機(jī)。我們要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程值守,，將來職工在調(diào)度室工作,，1個人就可控制三五臺鉆機(jī)�,！敝忻浩剿饭�司生產(chǎn)技術(shù)管理中心主任陳再明介紹,，中煤平朔公司的智能化探索基于生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際，看著也許不那么酷炫,，但可以實(shí)實(shí)在在地“改善職工作業(yè)環(huán)境”,。

中煤平朔集團(tuán)露天煤礦電鏟卡車聯(lián)合作業(yè)

啃下“硬骨頭”，智能化建設(shè)場景更加豐富

從經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)際的角度,，煤礦智能化建設(shè)一般從條件較好的采煤工作面開始,。掘進(jìn)、條件相對復(fù)雜工作面則是更難啃的“硬骨頭”,。2021年的煤礦智能化建設(shè),，在這些“硬骨頭”方面也取得了不少新進(jìn)展,。

掘進(jìn)速度慢一直是影響礦井采掘接續(xù)的重要因素,。掘進(jìn)環(huán)境更加復(fù)雜，巖石更硬,，智能化建設(shè)的難度也更大,。

陜西煤業(yè)總經(jīng)理王世斌介紹，從2018年起,，陜煤集團(tuán)就著力突破掘進(jìn)效率低,、安全保障不足、勞動用工多等難題,。經(jīng)過不懈努力,，目前，陜煤集團(tuán)累計(jì)建設(shè)應(yīng)用了全斷面掘錨一體機(jī),、護(hù)盾式智能快速掘進(jìn)機(jī)器人,、懸臂式掘錨護(hù)一體機(jī)、綜掘機(jī)+鉆錨平臺等四大類快掘系統(tǒng)50套,。

全斷面掘錨一體機(jī)快掘系統(tǒng)率先在榆北曹家灘煤礦研發(fā)應(yīng)用,，創(chuàng)造了日進(jìn)尺91米、月進(jìn)尺2020米的記錄,。目前,，該系統(tǒng)已在陜煤集團(tuán)15處煤礦進(jìn)行定制化推廣應(yīng)用，均突破所在礦區(qū)進(jìn)尺最高水平。

護(hù)盾式智能快速掘進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)在小保當(dāng)一號煤礦應(yīng)用以來,，已完成1條6000米順槽掘進(jìn),，在煤層夾矸厚度達(dá)1.8米的情況下，月進(jìn)尺最高達(dá)1052米,。

在條件復(fù)雜的關(guān)中和彬黃礦區(qū),，陜煤集團(tuán)重點(diǎn)針對支護(hù)環(huán)節(jié)用時長、強(qiáng)度大,、效率低等問題,，研發(fā)形成了懸臂式掘錨護(hù)一體機(jī)和綜掘機(jī)+鉆錨平臺兩類快速掘進(jìn)作業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)分次,、集中,、高效支護(hù)作業(yè)，相比常規(guī)掘進(jìn),，效率可提高30%以上,。

據(jù)了解，陜煤集團(tuán)所屬36處生產(chǎn)礦井的掘進(jìn)工作面?zhèn)�數(shù)由283個減少至170個,，綜合單進(jìn)水平由252米/個/月提高至348米/個/月,，單班作業(yè)人數(shù)由15人至20人，減至8人至10人,，掘進(jìn)裝備水平和效率顯著提升,。

淺埋深堅(jiān)硬薄煤層智能開采關(guān)鍵技術(shù)與工程示范也是我國2021年煤礦智能化重大進(jìn)展之一。

陜西是目前我國煤炭主產(chǎn)區(qū)之一,。而陜北地區(qū)煤田從0.5米的極薄煤層到10米以上的特厚煤層均有賦存,。礦區(qū)的可采煤層有7層，其中1.3米以下薄煤層資源約占總儲量的20%,，硬度為f4左右,。薄煤層空間有限，煤機(jī)功率受到限制,，現(xiàn)有薄煤層裝備難以滿足礦區(qū)協(xié)調(diào)開采和生產(chǎn)接續(xù)的需要,。

“淺埋深堅(jiān)硬薄煤層協(xié)調(diào)開采面臨著成套裝備小尺寸與大功率、大適應(yīng)范圍和高可靠性要求之間的矛盾,�,！标兾饔猩�金屬控股集團(tuán)副總經(jīng)理吳群英介紹。

針對這些問題,，陜煤集團(tuán)張家峁礦業(yè)公司,、中國煤炭科工集團(tuán)開采研究院有限公司等就淺埋深堅(jiān)硬薄煤層智能開采關(guān)鍵技術(shù)與工程示范進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。

項(xiàng)目首創(chuàng)堅(jiān)硬薄煤層開采裝備群配套新模式與快速開采新工藝,，機(jī)面高度由855毫米降低至739毫米,，實(shí)現(xiàn)了堅(jiān)硬薄煤層1.1米的最低采高，割煤速度最高達(dá)14米/分；采用了采煤機(jī)半懸機(jī)身,、全懸截割部新結(jié)構(gòu),，研發(fā)出高適應(yīng)高可靠性薄煤層開采成套裝備；構(gòu)建了基于地質(zhì)建模,、煤巖分界,、工作面調(diào)直和路徑規(guī)劃決策控制的堅(jiān)硬薄煤層“預(yù)測—修正—執(zhí)行”智能化開采技術(shù)路徑。

吳群英介紹,，該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了陜北侏羅紀(jì)1.1米至1.3米淺埋深堅(jiān)硬薄煤層安全高效開采,，生產(chǎn)效率提高20%，工作面內(nèi)無人操作,，最高日產(chǎn)能從不足700噸提升至超過3000噸,，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益9億元以上。該項(xiàng)目也獲得2021年度中國煤炭工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎特等獎,。

2021年,，千米深井超長工作面智能化開采也取得關(guān)鍵性突破。

中國煤炭科工集團(tuán)開采研究院科創(chuàng)中心副主任任懷偉介紹,，煤礦千米深井高應(yīng)力,、強(qiáng)采動、大變形,，開采效率低,。千米深井超長工作面智能化開采研發(fā)項(xiàng)目在中煤集團(tuán)新集公司口孜東煤礦首次實(shí)現(xiàn)了350米超長工作面6.5米以上大采高安全高效智能開采。該工作面每天割煤5刀至8刀,，平均采高5.5米,，最大采高6.5米,，裝備監(jiān)測監(jiān)控可靠性,、適應(yīng)性和自動化水平顯著提高，推進(jìn)期間工作面工效提升了38.28%,。

啃下一塊塊“硬骨頭”,，我國煤礦智能化建設(shè)的應(yīng)用場景也逐漸豐富起來。

安裝礦鴻操作系統(tǒng)的巡檢機(jī)器人

打破數(shù)據(jù)孤島,，建立標(biāo)準(zhǔn)體系

智能化建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,，不僅體現(xiàn)在直接生產(chǎn)上，也體現(xiàn)在大數(shù)據(jù)應(yīng)用,、系統(tǒng)集成上,。

“智能化建設(shè)過程中面臨的數(shù)據(jù)規(guī)范、數(shù)據(jù)挖掘,、數(shù)據(jù)孤島等瓶頸問題尚未根本解決,。”中國煤炭科工集團(tuán)副總經(jīng)理劉見中表示，企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)繁多,，外部數(shù)據(jù)難以打通,，無法形成數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

為推進(jìn)新技術(shù)與煤炭工業(yè)融合,，2021年10月26日,，煤炭行業(yè)“煤智云”大數(shù)據(jù)中心建設(shè)項(xiàng)目啟動。該項(xiàng)目由中國煤炭工業(yè)協(xié)會發(fā)起,，中國煤炭科工集團(tuán)牽頭,，聯(lián)合行業(yè)內(nèi)外優(yōu)勢資源共同打造。煤炭行業(yè)“煤智云”大數(shù)據(jù)中心包含基礎(chǔ)設(shè)施層,、平臺支撐層,、智能應(yīng)用層、運(yùn)營運(yùn)維體系等六大模塊,，圍繞煤礦和礦區(qū)生產(chǎn)運(yùn)營的采集,、傳輸、存儲,、建模,、分析、可視化等全過程的數(shù)據(jù)價值利用,，旨在構(gòu)建數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),、建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系、打通信息交互鏈條,。

企業(yè)層面,，2021年，國家能源集團(tuán)攜手華為公司推出礦鴻操作系統(tǒng),。

“一臺國產(chǎn)采煤機(jī)使用操作系統(tǒng)3種,、通信協(xié)議3種、芯片161種,，全部為進(jìn)口,。”國家能源集團(tuán)神東煤炭公司副總經(jīng)理賀海濤說,，主控器,、顯示器、交換機(jī),、保護(hù)器使用不同的操作系統(tǒng),，不同的核心控制單元之間需要不同的通信協(xié)議，不同協(xié)議之間轉(zhuǎn)換耗時費(fèi)力,，嚴(yán)重制約煤礦智能化建設(shè),。

礦鴻操作系統(tǒng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)入口,、統(tǒng)一協(xié)議與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，成了不同設(shè)備之間,、不同應(yīng)用之間,、不同操作系統(tǒng)之間的“萬能語言”，為后續(xù)數(shù)據(jù)應(yīng)用與價值挖掘打下基礎(chǔ),。

目前,，礦鴻操作系統(tǒng)已在神東煤炭集團(tuán)4處礦廠、6個場景應(yīng)用,，適配20種設(shè)備,、398個應(yīng)用單元。

陳再明介紹,，中煤平朔公司也在加快建設(shè)露天煤礦信息化基礎(chǔ)系統(tǒng),，即“五個一”。包含地下,、地面所有地理地質(zhì)信息的一張圖,，由5G、4G,、光纖等構(gòu)成的互聯(lián)互通的一張網(wǎng),，可控制采剝、洗選,、外運(yùn),、裝車的一個生產(chǎn)平臺，一個安全監(jiān)控平臺以及包含所有數(shù)據(jù)的一朵云,。

標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)是煤礦智能化建設(shè)的重要保障,。中國煤炭工業(yè)協(xié)會科技發(fā)展部副主任張建明介紹，2021年行業(yè)持續(xù)完善煤礦智能化標(biāo)準(zhǔn)體系,，在智能化綜采工作面,、煤礦5G通信、煤礦機(jī)器人,、露天煤礦無人駕駛等方面啟動了標(biāo)準(zhǔn)制定工作,，全年發(fā)布、立項(xiàng)煤礦智能化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)100項(xiàng),，包括發(fā)布能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)，立項(xiàng)能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)14項(xiàng),，立項(xiàng)中國煤炭工業(yè)協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)22項(xiàng),，立項(xiàng)中國煤炭學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)51項(xiàng)、中國煤炭加工利用協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng),。

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)塔山煤礦與網(wǎng)格化安全管理模式雙向補(bǔ)充的礦山云圖——智能決策平臺

前路漫漫,，關(guān)鍵核心技術(shù)仍需突破

全行業(yè)推進(jìn)智能化建設(shè)的熱情高漲,，取得的成果豐碩，但煤礦智能化建設(shè)仍處在初級階段,，仍存在各種問題,。

國家礦山安全監(jiān)察局安全基礎(chǔ)司司長孫慶國認(rèn)為，目前煤礦智能化建設(shè)還存在三方面問題,。一是關(guān)鍵核心技術(shù)仍需突破,，比如煤巖識別、高可靠智能傳感器,、支護(hù)自動化等技術(shù),。二是重大裝備研發(fā)生產(chǎn)能力有待進(jìn)一步提高，礦山裝備原始創(chuàng)新能力不足,，特別是露天采礦使用的大型裝備不少依賴進(jìn)口,。三是標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范建設(shè)仍需推進(jìn),，智能化設(shè)備接口不夠統(tǒng)一,。

山東能源集團(tuán)黨委書記、董事長李偉同樣表示,，目前煤礦智能化建設(shè)的一些核心技術(shù)仍需突破,，比如煤巖識別等。地面的智能化水平尚處于初級階段,，相關(guān)技術(shù)要應(yīng)用到井下,，還需解決匹配、融合的問題,。

對于下一步煤礦智能化建設(shè),，國家能源局煤炭司司長魯俊嶺表示，應(yīng)重點(diǎn)抓好典型示范,，復(fù)制推廣先進(jìn)理念和有效經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ�,；�?qiáng)化創(chuàng)新，組織一批技術(shù)先進(jìn),、經(jīng)濟(jì)適用的高新技術(shù)裝備進(jìn)行推廣應(yīng)用,；加強(qiáng)監(jiān)督管理和協(xié)調(diào)聯(lián)動，共同做好煤礦智能化建設(shè),。

孫慶國建議,，深化系統(tǒng)觀念，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,；加強(qiáng)科技攻關(guān),，提高成套裝備的國產(chǎn)化水平和煤機(jī)裝備制造能力；加強(qiáng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),，形成標(biāo)準(zhǔn)體系,；通過校企聯(lián)合,，加強(qiáng)智能化人才培養(yǎng)。

煤炭企業(yè)也充分認(rèn)識到智能化建設(shè)仍處于初級階段的現(xiàn)實(shí),，全力推進(jìn)智能化建設(shè),。

劉見中介紹，為推進(jìn)煤炭行業(yè)“煤智云”大數(shù)據(jù)中心建設(shè),，中國煤炭科工集團(tuán)牽頭成立了院士,、首席科學(xué)家負(fù)責(zé)的專項(xiàng)工作組和建設(shè)運(yùn)營團(tuán)隊(duì)，計(jì)劃2年內(nèi)完成建設(shè)任務(wù),，確保2023年上線運(yùn)行,。

尤文順表示，國家能源集團(tuán)全力全域全速推進(jìn)煤礦智能化建設(shè),，力爭在2022年實(shí)現(xiàn)“五個100%”（采煤工作面100%智能化,、掘進(jìn)工作面100%智能化、選煤廠100%智能化,、固定崗位100%無人值守,、煤礦智能化技術(shù)以及建設(shè)100%覆蓋），2025年煤礦全部實(shí)現(xiàn)智能化,，2035年建成神東,、寧煤、準(zhǔn)能3個智能礦區(qū),。

日前,，國家能源集團(tuán)印發(fā)文件，對在智能化建設(shè)中表現(xiàn)優(yōu)異的煤礦按等級給予80萬元,、100萬元以及120萬元的獎懲,，將煤礦智能化完成情況與子分公司績效掛鉤，嚴(yán)格考核,，激發(fā)職工智能化建設(shè)的熱情,。

“展望2022年，對煤礦智能化的認(rèn)識將更加統(tǒng)一,，智能化煤礦系統(tǒng)架構(gòu)更加清晰,，煤礦數(shù)字化基礎(chǔ)進(jìn)一步夯實(shí)，頂層數(shù)據(jù)治理結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善,，數(shù)據(jù)采集與傳輸,、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)服務(wù),、數(shù)據(jù)信息安全等進(jìn)一步規(guī)范,。”中國工程院院士,、中國煤炭科工集團(tuán)首席科學(xué)家王國法說,。

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