当前，煤矿智能化是煤炭企业高质量发展的核心技术支撑和必由之路这一观点已成为行业共识，煤矿智能化也是煤炭安全增产保供的关键举措。
(资料图片)
今年以来多地煤矿资源大省相继出台政策，要求加快推进煤矿智能化发展。例如山西省印发《全面推进煤矿智能化和煤炭工业互联网平台建设实施方案》明确提出，到2027年，全省各类煤矿基本实现智能化。山东省提出，加快推进煤矿智能化改造和既有装备设施节能改造，打造煤矿智能化建设示范标杆，提高煤炭开发技术与装备水平，到2025年，智能化煤矿开采产量达到90%左右。
对此，《证券日报》记者就煤矿智能化发展进度及行业发展现状等问题采访了中国工程院院士、中国煤炭科工集团首席科学家王国法。
智能化迈入全面发展新阶段
“今年以来，各地加速推进煤矿智能化建设积极性非常高。”王国法对记者表示，在2020年国家发改委等部门联合印发的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》（以下简称《指导意见》）推动下，3年以来煤矿智能化发展已取得积极成效，煤矿智能化建设与技术创新相互促进，初步形成了适用于不同煤层赋存条件的智能化煤矿建设模式，减人、增安、提效成果显著。
国家能源局数据显示，截至目前，全国已累计建成智能化采煤工作面1043个、掘进工作面1277个，其中全国首批示范煤矿累计建成智能化采煤工作面363个、掘进工作面239个，涵盖产能6.2亿吨/年，单面平均生产能力达到500万吨/年，智能化建设总投资规模近2000亿元。
“第一批条件较好的示范矿井已经陆陆续续进入验收阶段，预计年内基本都能通过验收。”王国法表示，当前煤矿智能化技术逐步发展成熟，在首批示范矿井建设的经验技术及创新研发技术的推动下，煤矿智能化已迈入全面发展的新阶段。
“一是煤矿安全高效生产要求和产业数字化转型的现实需要，二是煤矿智能化技术与装备保障能力提高，煤矿智能化安全生产效率提升，先行建设的智能化煤矿比较优势明显，因此倒逼地方、企业积极推进煤矿智能化发展谋求转型发展。”王国法谈到。
在王国法看来，煤矿智能化发展取得积极成效，离不开采掘装备智能化水平提高带来的生产工艺变革，采掘硬件设备技术的进步极大地推动了煤矿生产效率，尤其是电液控制系统的国产化，为煤矿智能化发展奠定了重要基础。“十四五”期间至少还要新增2000左右个智能化采煤工作面，这将为相关高科技企业带来新发展机遇。
“智能化发展最难的还是在采掘。”王国法告诉记者，“在煤矿智能化建设的过程中，基础信息设施、智能安控和地面智能化系统等方面是相对比较容易推进的部分，基本上只要有投入就能推进，但各矿的采掘条件千差万别，对智能采掘硬件设备的适应性和可靠性要求很高，因此要进一步减人增安提效，采掘设备智能化技术的提升至关重要。”
随着智能化矿山的持续推进，相关的技术设备迭代速度也在加快，煤机设备正迎来替换周期。浙商证券指出，我国煤机设备的寿命大约为5年-10年，其中综采设备中的采煤机、掘进机、刮板输送机寿命在5年左右，液压支架的寿命较长，为8年-10年。据其测算，2023-2025年更新需求带来的“三机一架”投资额为859亿元、817亿元、856亿元，同比增长2.5%、-4.9%、4.8%。
推进建设煤矿“数智化”生态
在王国法看来，煤矿智能化建设在取得阶段性成果的同时仍存在诸多短板，面临诸多挑战。例如面临数字化、智能化生态脆弱，呈现出产业链不完善、技术链片面、标准不统一等问题，以及煤矿智能装备的可靠性及对复杂条件的适应性、煤矿智能化建设系统、区域之间不平衡差异大、智能化人才匮乏等多方面问题。
而推进煤矿数字化智能化生态建设，已成为构建安全高效、清洁低碳的煤炭产-供-销体系的核心要素。
“矿山智能化建设需要构建矿山全生命周期、全产业链、全要素的数字化生态，打通从矿山智能化建设到全产业数字化转型发展路径，形成以‘数据驱动’为核心的系统智能化柔性生产供给运行模式。”王国法表示。“但目前矿山行业数字化生态体系尚在形成雏形阶段。”
《指导意见》指出，煤矿智能化要将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等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。
但目前从矿山企业到行业供应链普遍存在信息壁垒、数据孤岛，数据鉴权、数据安全等问题，导致数据无法流动、知识不能共享、矿山智能化和产业链数字化水平不高。
就此，为进一步推进煤矿数字化智能化生态建设，王国法建议，一是加快煤矿智能化标准体系建设，亟需从行业层面上构建数据标准体系与法规，规范智能化煤矿建设网络通信协议与数据标准；二是以业务为导向深化煤矿数据治理，构建煤炭行业知识图谱；三是加速数据驱动下管理变革转型，增强信息安全保障能力；四是建设煤矿行业云平台，打造行业数据生态圈，构建煤炭企业-煤机企业-软件开发企业-ICT企业间数据流动、交换、共享路径；五是建立国家级的煤矿安全生产智能化平台，构建基于工业互联网的安全感知、监测、预警、处置及评估体系；六是建立国家级的煤炭交易监管平台，推动煤炭交易的透明化、公平化。
此外，针对高端人才匮乏问题，王国法指出，煤矿智能化建设亟需具备采矿与机电信息等多专业融合的复合型人才，应鼓励高校加快采矿工程等传统矿业类专业与数字化智能化的深度融合，大力推进智能采矿等新工科专业建设，建立健全矿山智能化专业人才培训与考核评价体系，建立高水平矿山数字化智能化运维队伍。
万亿元级市场空间待持续“采掘”
在政策和市场的推动下，煤矿智能化发展驶入快车道，上市公司及市场机构纷纷看好其未来发展空间。
据安永（中国）发布的《智慧赋能煤炭产业新万亿市场》指出，结合全国煤矿的存量，依照不同产能等级进行改造金额测算后，我国煤矿智能化建设将创造万亿级的广阔市场空间。国海证券预测，到2025年我国煤矿智能化的市场空间将高达3100亿元。
不过，虽然近年来煤矿智能化项目的实施水平逐渐提高，但整体渗透率较低。目前验收通过的智能化矿井多为初级或中级，尚无通过验收的高级智能化矿井。
王国法也指出，理论与技术装备创新是提升煤矿智能化建设水平的基石，当前煤矿智能化理论、技术和装备发展与绿色、安全、高效开发的实际需求之间还存在着一定的差距，基础理论研究滞后、关键核心技术瓶颈难突破，部分生产工艺环节用人多、效率低、安全隐患和安全风险双重预防难度大。
对此他建议，应着力突破复杂条件煤层高精度地质探测，形成工作面综合探测、多源数据融合、三维地质建模、规划截割、数字孪生、矿井云平台等六项技术一体化的综合解决方案。以智能感知、位置服务、边缘计算、云计算应用为平台，打造矿山类北斗全坐标体系位置服务。突破掘支运并行作业、掘锚一体化、自动支护、柔性连续运输、远程智能协同控制等关键技术。
突破智能传感器和自校准、机器人动态编程等难题，加快井下搬运、自动打钻、巷道清理、清淤等各种作业机器人研发和集群应用，有效替代井下工人高强度劳动工作岗位。搭建大数据中心及综合管控平台，进一步解决系统数据汇聚不足、融合性差的问题，为煤矿全矿井智能化、数字化升级赋能。
此外，面对煤炭大宗商品周期属性，王国法建议应以智能化煤矿建设为基础，探索建设柔性煤炭开发供给体系，开展煤矿生产链系统评估及优化、煤炭产供销策略体系研究，促进煤炭行业在需求旺盛时可快速增加产能，在需求低迷时可低成本抑制产能，同时满足订单式生产要求，这也是行业高质量稳定发展的必要条件。