中国煤炭工业协会数据显示，截至今年一季度末，我国煤炭智能开采产能占比历史性突破50%，1.6万余个高危岗位实现无人化替代，煤矿安全高效发展进入新阶段。从全国煤矿总数来看，建成智能化工作面的煤矿数量占比有限，但近年煤炭产能加速向现代化大型煤矿聚集，这些矿山是煤炭供应的中坚力量，资源存量大、地质条件好，利于智能设备铺开，经历多年发展，逐渐成为煤矿智能建设“排头兵”。
但与此同时，智能化发展面临的难题在大型现代化煤矿同样存在。智能设备自分析、自决策和自执行方面投入少、研究进展慢，矿山不同生产环节智能设备的协同也存在不足。当前，一批煤炭企业正加速攻关关键技术，构建完整高效的智能矿山生产作业体系。
智能煤矿如何“以少产多”
截至去年底，全国煤矿总数约为4300处，而到今年4月，建成智能化工作面的煤矿达907处，接近占煤矿总数比例四分之一。那么，为何煤矿智能开采产能占比能够超过50%？近年煤炭产能向大型现代化煤矿转移的趋势可以回答这个问题。
据中国煤炭工业协会统计，2014年全国煤矿数量约1.5万处，伴随全国资源开发格局优化，煤矿数量大幅减少，单井规模大幅提高，大型现代化煤矿、露天矿产量比重增加。到去年底，全国建成年产千万吨级特大型煤矿83处、产能达到13.6亿吨/年；露天煤矿产量占全国25%左右；大型现代化煤矿产量占全国的85%左右。
大型现代化煤矿的背后往往是大型煤炭企业，这些企业的技术和资金实力雄厚，是煤矿智能化建设的“排头兵”。国能准能集团相关负责人告诉《中国能源报》记者，截至今年7月底，集团两座露天煤矿的103台卡车已具备无人驾驶功能，常态化运行数量约40台。今年以来，无人驾驶矿卡已累计拉运岩石约1000万立方米。此外，集团两矿还各有1台液压铲实现远程操控作业，并引入智能穿爆管理系统和钻机远程操控，实现生产现场“减人赠安”。
中煤陕西大海则煤矿相关负责人介绍，近年来该矿提升智能采煤常态化应用能力，建立三维地质模型，利用远程控制软件，自动修正规划截割曲线。采煤机由现场人员操控模式转为“超前巡视规划+地面交互调整+软件智能修正”，单班智能化率保持在89%以上，工作面内单班作业人员减至5人，单班可采煤6至7刀，日产原煤近6万吨，具备双工作面百万吨生产能力。
现代矿井也有“智能难题”
尽管大型现代化煤矿的智能化程度通常较高，但“现代化”仍不能和“智能化”画等号。
首先，何为智能化？中国矿业大学（北京）能源与矿业学院教授闫少宏解释：“煤矿智能化，涉及煤矿生产中采煤、掘进、运输、排水等七大系统。目的是要让这些系统在运行过程中实现自监测、自识别、自分析、自决策、自执行，真正实现生产过程的无人干预、无人操作。”
闫少宏进一步表示：“现代化矿井是指井型大、机械化程度高、矿井系统简单、生产系统技术先进的矿井，以机械化、自动化为基础。煤矿智能化则是以数据驱动、智能决策为基础。两者有一定的区别，现代化是用机器换人，而智能化是让机器自主思考。也可以理解为，现代化是高级的自动化，智能化是自动化的高级阶段。”
智能化发展面临的难题，在大型现代化煤矿同样存在。例如煤矿回采、掘进设备动态运转，面临的地质条件不断变化，这类系统的智能化是煤矿智能建设的难点和重点。闫少宏建议，我国大型现代化矿井集中于陕西、内蒙古、山西、新疆这些新兴煤炭基地，这些矿井普遍地质条件好、煤层较为稳定、地质构造简单，因此这些矿井实现智能化相对容易，应首先在这些矿井研发试点重点技术。
闫少宏补充道：“当然，条件好并不等于完全实现了智能化，这些矿井依然有许多技术需要攻关。技术装备研发应以提高效率、提高安全、减人为目标。注重应用性、关键技术与装备的研发，也要注重装备与工艺、岩层控制智能化结合的研发。只有真正为企业带来效益的智能化，才能为其在小型矿井的推广起到促进作用。”
“智能协同”成为新方向
“从国际角度看，澳大利亚、美国的煤矿智能化发展更关注重点技术、难点技术，如传感器、安全、健康、系统协同等技术研发。通常是先攻关难点问题，再集成推广。”闫少宏表示，和国外相比，我国在研发总体布局、思路与重点上有所不同，采取全方位研发、全方位推广，注重通信系统搭建，目前在状态监测、信息传输与展现方面已有很大进展。
在闫少宏看来，尽管我国智能化全面铺开，但仍属初级阶段。主要是因为我们在生产系统的自监测、自认识方面的投入与工作做得多，而在自分析、自决策和自执行方面仍投入少、进展慢。另外，我们在不同生产系统协同方面的研究进展也较慢，这是智能化矿井建设的难点。
对煤炭企业来说，进一步推进装备智能化改造升级、提升不同系统的智能设备协同水平，成为布局智能化下一步发展的关键。上述准能集团相关负责人表示，集团计划未来全面推进无人作业模式，打通智能爆破、智能采剥、无人驾驶、智能辅助等工艺链，建立完整的智能露天煤矿生产作业体系。还将通过优化电铲装车作业模式、提升无人驾驶识别功能、构建卸载区中控调度平台，提升采、运、排等矿山多个生产环节的效率。
而对大海则煤矿来说，“复杂条件煤矿巷道快速智能掘进”是当前重点攻关的课题。当前该矿通过改进掘进施工工艺和工序流程，利用智能装备替代人工作业降低了事故风险，缓解了采掘接续紧张局面。接下来，该矿还将重点研发升级智能快掘装备群组位姿感知技术、锚杆和锚索自动支护技术，提升复杂地质条件下掘进效率与安全管控水平，构建“感知—决策—执行—运维”全链条智能掘进体系。
【责任编辑：李扬子 】
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