加快煤礦智能化發(fā)展建設智能+綠色煤炭工業(yè)新體系

文/王國法

煤炭是我國一次能源中最經(jīng)濟、可靠的資源，是保障國家能源安全穩(wěn)定供給的基石。加快煤礦智能化發(fā)展，建設智能+綠色煤炭工業(yè)新體系，實現(xiàn)煤炭資源的智能化安全高效綠色開發(fā)與清潔高效利用是我國煤炭工業(yè)新時期高質量發(fā)展的戰(zhàn)略任務和必由之路。

改革開放以來，我國煤炭工業(yè)走過了波瀾壯闊的40年，基本實現(xiàn)了煤礦機械化和綜合機械化，煤炭開采和利用技術取得重大進步。特別是近十年來，智能化開采技術開發(fā)取得顯著進展，初步形成了薄及中厚煤層智能化無人開采模式、厚煤層大采高工作面智能高效人機協(xié)同巡視模式、特厚煤層綜放工作面智能化操控與人工干預輔助放煤模式、復雜煤層條件機械化+智能化開采模式，主要開采裝備均已實現(xiàn)國產(chǎn)化，煤層賦存條件較好的礦井實現(xiàn)了工作面內“有人巡視、無人值守”的少人化開采，超大采高智能化工作面最大開采高度突破8.0m，堅硬厚煤層超大采高智能化綜放工作面機采高度達到7.0m，智能化工作面單面年生產(chǎn)能力超過1500萬噸，井下無線高速傳輸技術（5G、WIFI-6等）取得階段性突破，井下人員與設備定位精度大幅提高，部分煤礦井下帶式輸送機（主煤流運輸）實現(xiàn)了智能無人操控，井下中央變電所、水泵房等固定場所實現(xiàn)了無人值守，井下瓦斯、火災、水災等智能監(jiān)測預警技術和井下巡檢機器人、搬運機器人的應用大幅度降低了井下作業(yè)人員數(shù)量與勞動強度，為我國煤礦智能化建設奠定了良好的基礎。

但是，我國煤礦智能化總體尚處于初級階段，存在相關基礎理論薄弱、核心關鍵技術瓶頸尚未取得突破、缺少煤礦智能化相關技術標準與規(guī)范、技術與裝備研發(fā)滯后于企業(yè)發(fā)展需求、研發(fā)平臺不健全、高端煤礦智能化人才匱乏等問題，制約了煤礦智能化發(fā)展。為了加快推動我國煤礦智能化建設，促進煤炭工業(yè)高質量發(fā)展，我們提出了煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質量發(fā)展核心技術支撐的科學理念，以中國工程院院士建議的方式，向中辦和國辦提出了“關于加快煤礦智能化發(fā)展的建議”，在配合國家能源局起草《指導意見》過程中多次組織行業(yè)骨干企業(yè)代表、科技專家反復討論我國煤礦智能化建設現(xiàn)狀、存在的問題、科技攻關方向、建設任務與建設目標等，為煤礦智能化建設凝聚行業(yè)共識。近期，國家發(fā)展改革委、能源局、應急部、煤監(jiān)局、工信部、財政部、科技部、教育部八部委聯(lián)合印發(fā)了《關于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》，文件包含的總體要求、主要任務、保障措施三部分內容，十八條意見為煤炭生產(chǎn)企業(yè)指明了建設方向與發(fā)展目標，符合世界產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展潮流，符合我們國家發(fā)展戰(zhàn)略，符合企業(yè)發(fā)展要求，這是一個對煤炭工業(yè)發(fā)展具有里程碑意義的綱領性文件。

一、煤礦智能化新時代煤炭工業(yè)的必由之路

建國以來，煤炭工業(yè)為國家生產(chǎn)了近900億噸煤炭，為共和國發(fā)展建設做出了巨大貢獻，煤炭一直占我國一次能源生產(chǎn)量的70%、消費總量的60%以上，2018年首次下降至69.1%、59%。習近平總書記指出，“在相當長一段時間內，甚至從長遠來講，我國還是以煤為主的能源格局，只不過比例會下降，我們對煤的注意力不要分散。我們正在壓縮煤炭比例，但國情還是以煤為主，我國煤炭資源豐富，在發(fā)展新能源、可再生能源的同時，還要做好煤炭這篇大文章。”煤炭是我國能源安全的壓艙石，是可以實現(xiàn)清潔高效利用的最經(jīng)濟和最安全的能源，如何做好煤炭這篇大文章，推進煤炭供給側結構性改革，實現(xiàn)煤炭工業(yè)高質量發(fā)展，是我國煤炭工業(yè)面臨的核心問題。

煤礦智能化是煤礦綜合機械化發(fā)展的新階段，是煤炭生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式革命的新方向。我國煤礦綜合機械化經(jīng)過四十多年的發(fā)展取得了歷史性的巨大成績，煤炭生產(chǎn)力和安全生產(chǎn)面貌發(fā)生了翻天覆地的變化，全國已基本實現(xiàn)煤礦機械化和綜合機械化，為新時期發(fā)展煤礦智能化奠定了良好基礎。智能化煤礦就是要應用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、自動控制、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能裝備等與煤炭開發(fā)技術與裝備進行深度融合，形成全面自主感知、實時高效互聯(lián)、智能分析決策、自主學習、動態(tài)預測預警、精準協(xié)同控制的煤礦智能系統(tǒng)，實現(xiàn)礦井地質保障、煤炭開采、巷道掘進、主輔運輸、通風、排水、供電、安全保障、洗選運輸、生產(chǎn)經(jīng)營管理等全過程的安全高效智能運行。

“十三五”以來，我國煤礦智能化發(fā)展很快，取得了一些重要成果，我國已有200多個工作面實現(xiàn)了不同水平的以“記憶截割為主，人工干預為輔，無人跟機作業(yè)，有人安全巡視”為特征的智能化開采。但是，目前，煤礦智能化總體上還處于發(fā)展的初級階段，煤礦智能化是一個不斷發(fā)展的過程，智能化水平也是一個不斷提高的過程。煤礦智能化從根本上改變了煤礦工人的作業(yè)方式和條件，是煤礦工人的最大福祉，也是煤炭企業(yè)發(fā)展的內在要求，煤礦智能化建設雖然要增加一些投資，但會帶來更大安全效益和社會經(jīng)濟效益。隨著煤炭科技發(fā)展與從業(yè)人員素質的提高，傳統(tǒng)煤炭行業(yè)傳統(tǒng)生產(chǎn)條件已經(jīng)難以被煤炭從業(yè)人員接受，煤炭企業(yè)同時也面臨招工難的窘境，技術與生產(chǎn)方式變革的大趨勢倒逼煤炭企業(yè)要進行智能化建設。

黨的十九大報告提出，“加快建設制造強國，加快發(fā)展先進制造業(yè)，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟深度融合”。推進互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能與煤炭產(chǎn)業(yè)的深度融合，實現(xiàn)煤炭智能+綠色開發(fā)，已成為煤炭工業(yè)高質量發(fā)展的必由之路。

指導意見提出了加快煤礦智能化發(fā)展的四項原則：一是堅持企業(yè)主體，政府引導。充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用，激發(fā)企業(yè)的內生動力和創(chuàng)新活力；加強規(guī)劃引導，完善相關支持政策，營造煤礦智能化發(fā)展良好環(huán)境。二是堅持立足當前，謀劃長遠。立足我國煤礦發(fā)展不平衡現(xiàn)狀，加大技術資金投入和人才培養(yǎng)力度，突破制約煤礦智能化發(fā)展的瓶頸；把握能源革命發(fā)展機遇，以智能技術為牽引布局煤礦智能化發(fā)展，推動煤炭開發(fā)利用方式變革。三是堅持自主創(chuàng)新，開放合作。加強煤礦智能化基礎理論研究與科技創(chuàng)新，實現(xiàn)關鍵核心技術自主可控；通過多元合作拓展智能化發(fā)展空間，構建創(chuàng)新包容的煤礦智能化產(chǎn)業(yè)生態(tài)，形成開放共享的煤礦智能化發(fā)展格局。四是堅持典型示范，分類推進。加強統(tǒng)籌規(guī)劃，因地制宜建設一批效果突出、帶動性強的示范工程，形成多種煤礦智能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，分類縱深推進煤礦智能化發(fā)展。

目前，地方煤炭主管部門與煤炭生產(chǎn)企業(yè)對煤礦智能化建設均表現(xiàn)出很高的熱情，山東省、河南省、貴州省、山西省等省份的煤炭主管部門已經(jīng)出臺了煤礦智能化建設、升級改造方案與措施，一些大型煤炭企業(yè)的智能化煤礦建設已經(jīng)初見成效，各大煤炭集團均在積極開展智能化礦井升級改造，這將帶動煤炭工業(yè)“新基建”，為相關技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新的機遇。

二、分階段目標指引智能化煤礦建設

建設什么樣的智能化煤礦？如何確定煤礦智能化發(fā)展目標？這是必須要回答的問題。為此，要深入總結分析國內外煤礦智能化發(fā)展實踐和發(fā)展趨勢，正確把握世界科技發(fā)展趨勢和我國煤炭工業(yè)發(fā)展要求，確定科學合理、切實可行的發(fā)展目標，為企業(yè)進行煤礦智能化建設提供指引。建設智能化煤礦是世界煤炭工業(yè)的共同目標，我國是世界第一大產(chǎn)煤國，目前我國大型煤炭基地的一些重點煤礦智能化發(fā)展總體上處于世界先進水平，在一些方面引領了世界煤礦智能化發(fā)展。

《指導意見》提出的三階段目標是基于我國煤礦智能化研究與實踐和世界科技發(fā)展趨勢提出的明確目標，對煤炭企業(yè)有重要的指導作用。第一階段目標是到2021年將建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦，基本實現(xiàn)掘進工作面減人提效、綜采工作面內少人或無人操作、井下和露天煤礦固定崗位的無人值守與遠程監(jiān)控。這是一個既緊迫又現(xiàn)實的目標，近年來重點煤炭企業(yè)已在煤礦智能化建設中取得重要進展，技術裝備研發(fā)取得了一批重要成果，為煤礦智能化發(fā)展提供了支撐條件。按照典型示范，分類推進的原則，通過加強統(tǒng)籌規(guī)劃，到2021年因地制宜建設一批效果突出、帶動性強的智能化示范煤礦，形成多種煤礦智能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，這一目標是科學可行的。行業(yè)相關部門和各主要產(chǎn)煤省區(qū)及煤炭企業(yè)，將根據(jù)指導意見，制定實施方案，分類縱深推進煤礦智能化發(fā)展。

“十四五”將加快煤礦智能化的發(fā)展，伴隨著第四次工業(yè)革命與中國智能制造2025的逐步推進，物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術快速發(fā)展，這些新技術將與煤炭開采技術、裝備進行深度融合，從而為煤礦智能化建設提供技術與裝備保障。到2025年，大型煤礦和災害嚴重煤礦基本實現(xiàn)智能化，形成煤礦智能化建設技術規(guī)范與標準體系，實現(xiàn)開拓設計、地質保障、采掘（剝）、運輸、通風、洗選物流等系統(tǒng)的智能化決策和自動化協(xié)同運行，井下重點崗位機器人作業(yè)，露天煤礦實現(xiàn)智能連續(xù)作業(yè)和無人化運輸。到2035年，各類煤礦基本實現(xiàn)智能化，構建多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的煤礦智能化系統(tǒng)，建成智能感知、智能決策、自動執(zhí)行的煤礦智能化體系。

三、科學規(guī)劃頂層設計煤礦智能化巨系統(tǒng)“一張藍圖建到底”

煤礦是一個復雜的巨系統(tǒng)，煤礦智能化涉及地質保障、煤炭開采、巷道掘進、主輔運輸、通風、排水、供電、安全保障、洗選運輸、生產(chǎn)經(jīng)營等整個流程，煤炭與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、自動控制、人工智能等進行交叉融合創(chuàng)新將是煤礦智能化建設的基礎?？茖W規(guī)劃智能化煤礦頂層設計，由國家有關部門牽頭，強化智能化煤礦建設的規(guī)劃部署，建立智能化礦山建設協(xié)同推進機制，研究制定促進智能化煤礦建設的相關產(chǎn)業(yè)政策，加大資金和財稅支持力度，為智能化煤礦建設營造良好的發(fā)展環(huán)境。

智能化煤礦必須實現(xiàn)開拓、采掘（剝）、運輸、通風、洗選、安全保障、經(jīng)營管理等全過程的智能化運行，各個環(huán)節(jié)缺一不可。智能化煤礦要重點建設十大智能系統(tǒng)，包括煤礦智慧中心及綜合管理系統(tǒng)、煤礦安全強實時通信網(wǎng)絡及地下精準位置服務系統(tǒng)、地質保障及4D-GIS動態(tài)信息系統(tǒng)、巷道智能快速掘進系統(tǒng)、開采工作面智能協(xié)同控制系統(tǒng)、煤流及輔助運輸與倉儲智能系統(tǒng)、煤礦井下環(huán)境感知及安全管控系統(tǒng)、煤炭洗選智能化系統(tǒng)、礦井全工位設備設施健康智能管理系統(tǒng)、煤礦場區(qū)及綠色生態(tài)智能系統(tǒng)等。煤礦十大主要智能系統(tǒng)分別由若干個相關煤礦智能化子系統(tǒng)組成，數(shù)以百計的煤礦智能化子系統(tǒng)協(xié)同運行，構建起煤礦智能化巨系統(tǒng)。

智能化煤礦建設需要以先進、智能、高可靠的生產(chǎn)裝備為基礎，以智能化綜合管控平臺為支撐，以智能協(xié)同、實時交互為手段，建設“礦山一張網(wǎng)，數(shù)據(jù)一片云，運營一大腦，資源一視圖”和“全局優(yōu)化、區(qū)域分級、多點協(xié)同”的控制模式，構建地質信息、生產(chǎn)執(zhí)行、輔助運輸、洗選加工、綜合調度五大智能引擎，實現(xiàn)智能物資、智能辦公、綠色生態(tài)、智能保障、HSE五大閉環(huán)管理，形成覆蓋生產(chǎn)、生活、辦公、服務各個環(huán)節(jié)的智慧、便捷、高效、保障的煤礦綜合生態(tài)圈。

智能化煤礦建設是一個復雜的系統(tǒng)工程，要借鑒“他山之石”，將其他行業(yè)現(xiàn)有成熟的智能技術在煤炭生產(chǎn)領域進行轉化與應用。各行業(yè)參與煤礦智能化建設應當以促進煤礦安全、少人、提效為目標，以完善利益聯(lián)結機制和提高煤礦智能化水平為核心，以制度、技術和商業(yè)模式創(chuàng)新為動力，著力推進煤炭生產(chǎn)全流程的智能化建設。建設一批智能化示范礦井，通過示范帶動作用，促進煤礦智能化建設向縱深發(fā)展。

針對煤礦智能化建設的兩種典型案例，進行了頂層設計研究，一個是陜煤集團陜北礦業(yè)張家峁煤礦生產(chǎn)礦井全面智能化改造和復雜巨系統(tǒng)關鍵技術與裝備研發(fā)，將打造生產(chǎn)煤礦智能化升級改造的示范樣板。另一個是陜西延長石油巴拉素煤礦新建礦井智能化煤礦頂層設計與整體研發(fā)，打造新建煤礦智能化建設的示范工程，在礦井設計、開采工藝、工作面裝備、快速掘進、智能控制、環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測等方面全面展開合作，從建設之初就注入“智能化”基因，打造現(xiàn)代化大型煤礦智能化運行的新模式。

四、攻關核心技術不斷提高煤礦智能化水平

1.井工煤礦智能化建設關鍵核心技術

我國井工煤礦煤炭產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的85%，最大開采深度已達到1500m，智能化開采是減少井下災害對作業(yè)人員造成傷害的有效途徑，而井下復雜、惡劣的作業(yè)環(huán)境嚴重制約了煤礦智能化建設，亟需開展以下煤礦智能化關鍵核心技術攻關。

（1）加強低功耗、高精度、高可靠、集成化、微型化智能傳感器的研發(fā)，重點突破核心芯片、軟件等基礎共性技術，逐步形成全礦井全息泛化的高精度智能感知場。提高智能化煤礦井上下信息采集密度，增加信息采集種類，統(tǒng)一信息采集標準，增強信息處理能力，提高信息采集、處理、分析、決策的時效性。建立和完善滿足智能化煤礦發(fā)展需要的信息數(shù)據(jù)庫，規(guī)范信息采集中的數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)接口等，實現(xiàn)煤礦各類數(shù)據(jù)的深度融合處理。構建智能化煤礦大數(shù)據(jù)統(tǒng)一共享平臺，建立信息共享機制，提高智能化煤礦信息資源綜合利用水平。

（2）推進智能化煤礦物聯(lián)網(wǎng)技術與未來通信技術、大數(shù)據(jù)、云計算等技術的融合發(fā)展，積極開發(fā)具有高帶寬、低功耗、低延時、大容量、自治愈等特性的無線自組網(wǎng)通信技術與裝備，對煤礦井下末端網(wǎng)絡進行全覆蓋，配合煤礦井下受限空間、強干擾、復雜巷道網(wǎng)絡條件下的多傳感信息融合處理和低時延、高速率、大容量共網(wǎng)傳輸通信技術，滿足井下安全生產(chǎn)各類感知節(jié)點接入、信息傳輸與交互的需要。5G技術的大帶寬、低延時和廣連接能夠解決煤礦智能化開采中的大數(shù)據(jù)同步傳輸、遠程實時控制和多傳感器集中接入的難題，云計算、AI和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的結合能夠充分調動計算資源，高效挖掘和利用數(shù)據(jù)，綜合智能優(yōu)化決策，實現(xiàn)煤炭智能化開采各系統(tǒng)的協(xié)調高效運行。要充分借鑒“他山之石”，在5G、云、AI和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術方面開展多元合作，發(fā)揮各自優(yōu)勢，為推進煤礦智能化建設服務。中國煤炭科工集團、中國礦業(yè)大學（北京）和中國聯(lián)通聯(lián)合成立了“5G地下空間創(chuàng)新實驗室”，跨行業(yè)合作進行專項技術的攻關。

（3）研發(fā)基于隨掘、隨采、隨鉆的智能探測技術與裝備，積極開發(fā)物探、鉆探、化探為一體的礦山地質綜合探測技術，實現(xiàn)采掘工作面前方地質體的無人、動態(tài)、智能、超前、精細探測；推進煤礦井下智能鉆探技術與裝備研發(fā)，實現(xiàn)井下地質探測的地面遠程可視化操控，搭建多源、全方位信息透明的煤礦三維地理信息云平臺，實現(xiàn)地質、測量、采掘、通防、機電運輸、安全監(jiān)測監(jiān)控等動態(tài)信息的綜合協(xié)調管理。

（4）研發(fā)井下巷道智能掘進、支護、超前探測、除塵等一體化成套技術與裝備，實現(xiàn)巷道掘進——支護的協(xié)同作業(yè)，提高巷道掘進設備的自動化、智能化水平，大幅減少井下掘進工作面作業(yè)人員數(shù)量，切實提高巷道掘進速度，實現(xiàn)煤礦井下巷道的智能、少人、高速掘進，切實解決煤礦采掘接替緊張的局面。

（5）加強井下綜采設備的精準定位、導航等關鍵技術攻關，切實提高綜采設備與圍巖的智能自適應控制水平，研發(fā)綜采設備群智能自適應協(xié)同推進技術與裝備，創(chuàng)新綜采工作面智能開采新模式，實現(xiàn)井下綜采工作面的安全、高效、綠色、智能化、少人化開采。

（6）加快推進井上下主/輔運輸系統(tǒng)的智能化、少人化管理，推廣圖像識別、永磁驅動、變頻控制等技術在主運輸系統(tǒng)的應用，大幅降低主運輸系統(tǒng)作業(yè)人員、降低煤流線運輸能耗，實現(xiàn)井上下全煤流運輸?shù)臒o人值守與經(jīng)濟協(xié)同運行；大力推廣應用井下人員、車輛定位、導航技術，積極推進無人駕駛技術在煤礦井下的應用，研發(fā)適用于不同運輸場景的井上下智能輔助運輸系統(tǒng)，實現(xiàn)井上下人員、物料、設備的運輸路線智能規(guī)劃、自動運輸、協(xié)同管理。

（7）加強井下低功耗、高精度、多功能環(huán)境監(jiān)測傳感器研發(fā)，大力推進水、火、瓦斯、粉塵、頂板等災害發(fā)生機理與防治技術攻關，有效提高圍巖環(huán)境監(jiān)測信息的可靠性及災害預警的準確性，積極落實井下“無人則安”的煤炭開發(fā)理念，大力研發(fā)風量智能解算與自適應調節(jié)、積水水位智能監(jiān)測與抽排、瓦斯智能監(jiān)測與預警、智能綜合降塵、圍巖動力災害預警與防治等技術與裝備，實現(xiàn)井下災害的智能監(jiān)測、預警與防治系統(tǒng)的智能聯(lián)動。

（8）加快推進重介質選煤裝備的智能化、加藥系統(tǒng)的無人化及洗選設備綜合管理的少人化，重點研發(fā)千萬噸級智能洗選設備與控制系統(tǒng)，進行洗選設備的智能化、模塊化管控，實現(xiàn)煤礦洗選系統(tǒng)的視頻監(jiān)控智能化、自動配煤精準化、設備狀態(tài)可視化、3D控制立體化、調速節(jié)能自動化。

（9）加強煤礦井下智能供電技術與裝備研發(fā)，積極推廣井下高壓遠距離供電技術，構建扁平、開放、多元、互動、高效的智能供電系統(tǒng)；加強井下大型設備故障自診斷與健康管理系統(tǒng)開發(fā)，實現(xiàn)井下設備的在線診斷與遠程運維；大力推進綠色無污染液壓支架用液壓液的技術攻關，推廣應用高壓遠距離供液技術，構建井下智能綜合保障平臺，實現(xiàn)井下供液、供電、供風等的智能化與聯(lián)動控制。

（10）面向智能化煤礦建設的一體化感知、分析、決策、集中控制、展示等需求，加快構建開放、安全、數(shù)據(jù)易于獲取和處理的智能化煤礦大數(shù)據(jù)共享與應用平臺，滿足對煤礦底層子系統(tǒng)、傳感器、智能設備等數(shù)據(jù)信息的無縫接入與深度融合處理，同時為上層應用業(yè)務模塊提供數(shù)據(jù)共享與系統(tǒng)聯(lián)動控制支撐；通過構建實時、透明、清晰的礦山采、掘、機、運、通等全系景象平臺，實現(xiàn)對智慧煤礦各子系統(tǒng)的集成操控，解決煤礦智能化建設過程中數(shù)據(jù)兼容性差、可靠性差、子系統(tǒng)割裂等問題。

2.露天煤礦智能化建設關鍵核心技術

目前，我國露天煤礦智能化建設與國外尚存在一定差距，智能化連續(xù)開采工藝、集約化生產(chǎn)、智能化綜合管理是制約露天煤礦實現(xiàn)智能化的主要因素，露天煤礦智能化建設需要對以下核心技術進行攻關。

（1）構建露天煤礦多維信息網(wǎng)，自動獲取露天煤礦及其周邊環(huán)境、地理、氣象等信息；通過優(yōu)化地質鉆探及物探等工藝，實現(xiàn)露天煤礦精細化勘探；通過高新計算機處理技術，實現(xiàn)礦床與圍巖動態(tài)地質信息的數(shù)字化、可視化。

（2）優(yōu)化露天煤礦開采工藝智能化決策、控制系統(tǒng)。露天煤礦開采工藝主要分為全連續(xù)開采工藝、半連續(xù)開采工藝和間斷式開采工藝。隨著礦山開采的集約化發(fā)展，單個露天煤礦的開采范圍擴大，開采深度日益增加，開采境界內礦巖賦存條件復雜多變，開采工藝智能優(yōu)選、決策、控制系統(tǒng)將根據(jù)多維信息網(wǎng)及透明礦山模型智能優(yōu)選單一或多種開采工藝，實現(xiàn)露天煤礦開采工藝的智能化決策。

（3）研發(fā)露天煤礦裝備智能運營系統(tǒng)，建立鉆機、采掘設備、排土及輔助裝備無人操作系統(tǒng)、皮帶智能控制系統(tǒng)和車輛無人駕駛系統(tǒng)等，實現(xiàn)礦用裝備無人操作、遠程值守、智能控制。

（4）開發(fā)露天煤礦智能調度系統(tǒng)，包括車輛智能調度系統(tǒng)、設備維修智能管理系統(tǒng)和設備智能管控系統(tǒng)，基于GNSS定位、GIS地圖、無線通訊等技術，實現(xiàn)露天煤礦人員、設備的智能調度協(xié)同管控。

（5）研發(fā)露天煤礦空——天——地安全預警系統(tǒng)，加強露天煤礦地質災害與工程事故的智能化預測、預警技術與裝備研發(fā)，積極開發(fā)集衛(wèi)星監(jiān)測、Insar監(jiān)測、無人機遙感監(jiān)測、紅外遙感監(jiān)測、邊坡穩(wěn)定雷達監(jiān)測、微震監(jiān)測、邊坡地下位移監(jiān)測、水位水壓監(jiān)測、設備故障監(jiān)測等為一體的露天煤礦空——天——地智能聯(lián)合預警系統(tǒng)，實現(xiàn)露天煤礦與工程災害的智能化預測、預警與設備聯(lián)動。

（6）研發(fā)露天煤礦全生命周期綠色開采系統(tǒng)，加快推進基于網(wǎng)絡與大數(shù)據(jù)的露天煤礦云服務平臺建設，重點研發(fā)露天煤礦高效剝離——智能回采——回填——生態(tài)復墾一體化智能綠色開采技術，進行露天礦山從開發(fā)規(guī)劃——設計——生產(chǎn)——閉坑全生命周期的環(huán)境污染控制，實現(xiàn)露天開采與礦區(qū)固體環(huán)境、水體環(huán)境、氣體環(huán)境及生態(tài)環(huán)境的協(xié)調綠色發(fā)展。

3.智能裝備與智能制造關鍵核心技術

煤礦智能裝備是煤礦智能化核心，隨著我國煤礦開采向大型化、現(xiàn)代化方向發(fā)展，對煤機裝備的適應性、可靠性和先進性要求越來越高。煤機企業(yè)傳統(tǒng)定型產(chǎn)品的大規(guī)模制造模式已不適應煤炭生產(chǎn)企業(yè)的需要，而是普遍需要根據(jù)煤礦具體生產(chǎn)技術條件，不斷創(chuàng)新研發(fā)適應強、可靠性高的智能化成套產(chǎn)品和全生命周期服務。這就要求煤機企業(yè)具有強大而全面的技術開發(fā)能力、技術創(chuàng)新能力和產(chǎn)品質量保證能力。而且，煤機企業(yè)需要從煤礦設計之初就介入到整個系統(tǒng)建設中，從產(chǎn)品的設計、研發(fā)、制造到現(xiàn)場運行、使用維護、配件支持，再到最后的產(chǎn)品退出和再制造等，要給煤礦客戶提供全生命周期的技術支持。以數(shù)據(jù)為核心資源，推動煤礦智能化技術開發(fā)和應用模式創(chuàng)新，提高煤炭企業(yè)的核心競爭力。要延伸智能煤機制造產(chǎn)業(yè)鏈，從主要提供煤機產(chǎn)品向提供產(chǎn)品與服務轉變、向提供整體解決方案轉變、向提供系統(tǒng)集成總承包轉變，推動制造與服務的協(xié)同發(fā)展。開展大型煤礦企業(yè)、大數(shù)據(jù)專業(yè)服務商等數(shù)據(jù)平臺之間的應用與交易，培育煤礦大數(shù)據(jù)開發(fā)、融資租賃、數(shù)據(jù)征信等服務新模式。

五、建設標準體系支撐煤礦智能化高質量發(fā)展

目前，我國煤礦智能化相關技術標準與規(guī)范基本處于空白，且現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》《煤礦礦用產(chǎn)品安全標志管理暫行辦法》等法律法規(guī)有不少規(guī)定不適應智能化礦井建設的要求，亟需開展煤礦智能化標準體系建設和相關標準和法規(guī)的制修訂工作。

基于智能化煤礦建設要求，我們從通用基礎、支撐技術與平臺、煤礦信息互聯(lián)網(wǎng)、智能控制系統(tǒng)及裝備、安全監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)保障等六個方面對煤礦智能化標準體系進行了設計，如圖1所示。

圖1 智能化煤礦標準體系架構

為了滿足企業(yè)在煤礦智能化建設中對標準的最迫切需要，我們起草制定了“智能化煤礦分類、分級技術條件與評價指標體系”“智能化綜采工作面分類、分級評價技術條件與指標體系”等相關標準，我國不同區(qū)域煤炭地質賦存條件、生產(chǎn)技術條件和區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展要求具有多樣性、差異性和復雜性，智能化煤礦建設既要有統(tǒng)一的原則、目標和任務，又要因地制宜科學發(fā)展。本標準基于智能化煤礦頂層設計研究，總結了不同條件煤礦智能化研究與實踐經(jīng)驗，并廣泛參考了相關技術標準。充分考慮了以下情況：

——煤礦所在區(qū)域、建設規(guī)模、煤層地質賦存條件、生產(chǎn)技術條件等的不平衡性；

——煤礦開拓、采掘、運通、洗選、安全保障、生態(tài)保護、生產(chǎn)經(jīng)營管理等全過程的關聯(lián)性；

——各指標要素對煤礦智能化主系統(tǒng)影響程度的差異性。

針對不同礦井煤層賦存條件與建設基礎，制定具有差異性的評價指標體系，引導煤炭企業(yè)進行科學合理的智能化建設投資，為煤礦智能化建設高質量發(fā)展提供標準支撐。

六、政府支持創(chuàng)建智能+綠色煤炭工業(yè)新體系

國家通過加大政策支持力度，建立智能化發(fā)展長效機制，對驗收通過的智能化示范煤礦，給予產(chǎn)能置換、礦井產(chǎn)能核增等方面的優(yōu)先支持，對積極推廣應用井下智能裝備、機器人崗位替代、推進煤礦開采減人提效的煤礦，在煤礦安全改造中央預算內投資安排上給予重點支持，對新建的智能化煤礦，在規(guī)劃和年度計劃中優(yōu)先考慮，將相關煤礦智能化改造納入煤礦安全技術改造范圍，探索研究將相關投入列入安全費用使用范圍。

研究相關產(chǎn)業(yè)扶持政策，鼓勵金融機構加大對智能化煤礦的支持力度，鼓勵企業(yè)發(fā)起設立相關市場化基金，形成支持煤礦智能化發(fā)展的長效機制。

加大政策支持，加快綠色礦山建設進程，力爭到2020年，形成符合生態(tài)文明建設要求的礦業(yè)發(fā)展新模式。在全面推進生態(tài)文明建設，深入貫徹新發(fā)展理念的背景下，煤炭行業(yè)不斷加快綠色礦山建設，成效顯著。然而從總體來看，我國煤炭綠色礦山建設水平仍有很大的提升空間，尤其是在智能綠色開發(fā)技術與水平方面與國外水平差距較大。通過加大政策支持，推動煤礦開采智能化，形成科學綠色開發(fā)的新模式，將為推動煤炭綠色發(fā)展提供強大推動力。

（1）加大財政資金投入。一是積極爭取現(xiàn)有渠道的財政支持，依據(jù)國家《煤礦安全改造專項管理辦法》，積極爭取中央預算內資金支持。對積極推廣應用井下智能裝備、機器人崗位替代、推進煤礦開采減人提效的煤礦，在煤礦安全改造中央預算內投資安排上給予重點支持。對新建的智能化煤礦，將相關煤礦智能化改造納入煤礦安全技術改造范圍。對使用中長期貸款的煤礦智能化改造項目積極爭取財政貼息支持。二是研究探索設立煤礦智能化改造專項資金，為煤礦智能化發(fā)展提供穩(wěn)定的資金保障。

（2）優(yōu)化項目建設辦理程序。對新建的智能化煤礦，在規(guī)劃和年度計劃中優(yōu)先考慮，對項目用地、環(huán)評、安全準入等環(huán)節(jié)優(yōu)化辦理流程，加快辦理進度。

（3）引導發(fā)揮示范作用。對驗收通過的智能化示范煤礦，給予產(chǎn)能置換、礦井產(chǎn)能核增、釋放先進產(chǎn)能等方面的優(yōu)先支持，發(fā)揮示范作用，帶動其他煤礦智能化改造。

（4）加大稅收優(yōu)惠政策扶持。對智能化煤礦加大稅收優(yōu)惠力度，研究下調增值稅稅率，擴大增值稅進項稅的抵扣范圍，減免地方政府資源性收費，以及對重大技術裝備關鍵原材料及零部件進口免稅等。

（5）加大金融支持力度。鼓勵金融機構加大對智能化煤礦的支持力度，協(xié)調引導金融機構提高授信額度、提供專項貸款，對煤炭企業(yè)實施的煤礦智能化建設項目給予信貸支持。鼓勵企業(yè)發(fā)起設立相關市場化基金，促進企業(yè)煤礦智能化改造。

七、煤礦智能化創(chuàng)新聯(lián)盟促進協(xié)同創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)

《指導意見》提出，凝聚各方共識，促進智能化跨界合作。在國家和省級有關部門指導下，以行業(yè)協(xié)會、研究機構、科技企業(yè)、設計院、高校、金融、裝備廠商和煤炭企業(yè)等為主體，組建煤礦智能化創(chuàng)新聯(lián)盟和區(qū)域性創(chuàng)新機構，充分發(fā)揮各自專業(yè)領域優(yōu)勢，實現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新、跨界融合發(fā)展，為煤礦智能化建設提供支撐。按照這一意見，2019年7月，由中國煤炭學會、中國煤炭科工集團發(fā)起，聯(lián)合行業(yè)骨干企業(yè)、科研機構、高等院校等，共同組建成立了煤礦智能化創(chuàng)新聯(lián)盟。

煤礦智能化創(chuàng)新聯(lián)盟由首批27家理事單位組成，本著“共建、共享、共贏”的原則，凝聚科研院所、高等院校、煤炭生產(chǎn)企業(yè)、設備制造企業(yè)、信息技術企業(yè)等相關單位的合力，構建“產(chǎn)——學——研——用”協(xié)同創(chuàng)新機制，形成以企業(yè)為主體、市場為導向的煤礦智能化技術創(chuàng)新體系，引導和支持創(chuàng)新要素向企業(yè)集聚，保障科研與煤炭企業(yè)需求緊密銜接，實現(xiàn)科技創(chuàng)新成果的快速產(chǎn)業(yè)化，推動產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級，提升產(chǎn)業(yè)核心競爭力。

煤礦智能化創(chuàng)新聯(lián)盟的中心任務是以煤礦智能化共性關鍵技術需求為基礎，針對制約煤礦智能化發(fā)展的基礎理論、核心技術與裝備難題，開展攻關，搭建協(xié)同創(chuàng)新研發(fā)平臺，開展煤礦智能化頂層設計研究，發(fā)展規(guī)劃編制、標準體系建設、新技術和新產(chǎn)品研發(fā)、智能制造、煤礦智能化人才培養(yǎng)，專利培育、推廣應用和產(chǎn)業(yè)化等進程，為行業(yè)轉型升級和高質量發(fā)展提供技術支撐。

煤礦智能化創(chuàng)新聯(lián)盟將開展煤礦智能化發(fā)展戰(zhàn)略與技術咨詢研究，聯(lián)盟成員將聯(lián)合開展煤礦智能化發(fā)展狀況調研，及時發(fā)現(xiàn)、評估、反饋煤礦智能化發(fā)展進程及存在的問題，定期發(fā)布《煤礦智能化發(fā)展報告》，向政府提出政策建議，向企業(yè)提供發(fā)展戰(zhàn)略與技術引導。通過發(fā)揮聯(lián)盟各產(chǎn)學研用單位的優(yōu)勢，組織協(xié)調開展關鍵共性技術的聯(lián)合攻關，并在聯(lián)盟成員單位中開展智能技術的示范應用與推廣。同時，煤礦智能化創(chuàng)新聯(lián)盟將為政府和行業(yè)指導煤礦智能化發(fā)展提供技術咨詢和第三方服務，推動實現(xiàn)煤礦智能化發(fā)展目標。

煤礦智能化創(chuàng)新聯(lián)盟的核心價值是協(xié)同技術創(chuàng)新，充分發(fā)揮各單位的人才、技術、資金等優(yōu)勢，加強產(chǎn)學研深度合作，推進智能化技術的研發(fā)、推廣和應用。聯(lián)盟秉承開放、包容的原則，本著自愿原則，不斷吸納新成員，并將建立聯(lián)盟信息服務平臺，促進形成煤礦智能化協(xié)同創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。