啃下煤矿智能开采“硬骨头”
记者 王轶辰
人们印象中“傻大黑粗”的煤炭行业，正向智能化加速迈进。近日，记者在国家首批智能化示范建设煤矿——徐州矿务集团张双楼煤矿调度指挥中心看见，操作员鼠标轻点，数百米深井下的采煤机、皮带机、转载机等综采设备相继运转，随着监控屏幕上各类数据变化跳动，滚滚“乌金”奔向地面，整个过程人机分离、安全高效。
煤炭是我国的主体能源之一，煤炭行业高质量发展关乎能源安全和绿色转型。2020年2月，国家发展改革委等八部门联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》提出，到2035年，各类煤矿基本实现智能化，构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统，建成智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。3年多来，煤矿智能化建设进度如何？智能化改造给煤企带来哪些变化？
智能煤矿建设成效显著
“毕业时选择这座煤矿，就是冲着现代化程度高来的。这几年，智能化的确为井下作业环境改善解决了很多问题，像无人值守、AI监测监控、一站式单轨吊运输等。”山东能源鲁西矿业新巨龙公司采煤工区生产班副班长王成福深有感触地说。
记者发现，新巨龙公司煤炭生产中的重要环节都在迈向智能化。配备的AI智能摄像仪，可监测煤量大小实现节能调速，煤仓安设“物位仪”，检测仓位高低实现系统联动；通过基础设施建设、信息化集成，实现了主运系统无人值守，累计减少岗位人员48人；供电系统搭建一体式智能供电平台，实时上传数据，具备防越级跳闸、远程集控、一键漏试等功能，配合智能门禁、高清摄像头等设施，实现变电所“可视管控、无人值守”。
新一代信息技术与煤炭工业的深度融合，挖掘出煤矿智能化建设的巨大潜能。通过人工智能、5G、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，按照“1+3+N”的模式建设智能化矿山，建立一个智能调度控制中心，万兆高速传输及5G融合一张网、一朵云（私有云）和一张图（地理信息系统），以及智能采煤、掘进、防冲等“N”个控制系统的智慧化矿山架构，张双楼煤矿建成了江苏省首个智能化综采工作面，江苏省首个井下5G工作面。
徐矿集团党委书记、董事长冯兴振告诉记者，不仅张双楼煤矿啃下了智能开采这块“硬骨头”，徐矿年产500万吨的郭家河煤业公司、年产750万吨的天山矿业公司，全部实现了“是矿不像矿、产煤不见煤、采煤不用煤”。
煤矿智能化改造给企业带来了实实在在的效益。随着矿井服务年限不断延长，山东能源兖州煤业鲍店煤矿岗点多、战线长、生产系统复杂，单纯依靠管理手段已无法有效保证安全生产。“近年来，我们深化采煤、掘进、机电等8个专业28项智能化项目建设，有力推动了矿井智能生产、高效开采。”山东能源集团兖矿能源鲍店煤矿矿长郭英说，通过智能优化提升、系统集成创新，把职工从繁重的劳动和危险的环境中解放出来，参与现场生产作业人员大幅减少，实现了安全高效生产。
传统煤矿开采中，近一半成本是人员工资，煤炭企业降本增效的主要路径就是减少井下作业人员。“宁肯花上百万元上智能设备，也不多花十万元请一人。”新巨龙公司副总经理牛永明说，过去煤矿开采在减人方面一直做得不够，现在通过智能化改造，很多环节实现了无人作业，达到了减员增效的目的。
增强煤炭供给韧性和弹性
煤矿智能化转型是必须要过的“坎”，越早越主动，越晚越被动。“从长远看，煤炭在我国能源保供中将持续发挥兜底保障作用，煤矿智能化是煤炭安全增产保供的关键举措。”国家能源局煤炭司副司长任立新说。
煤炭行业属于典型高危行业，生产过程中始终伴随着水害、火灾、瓦斯、冲击地压、粉尘等灾害隐患。经验表明，推进煤矿智能化建设，可减少高危岗位人员一半以上，条件好的还可形成井下工作面无人采煤、少人值守的场景，避免职工直接面对灾害事故风险，减少人员误操作，大幅消除安全生产隐患。
为推动煤矿智能化升级，国家能源局会同有关部门组织遴选了首批71处智能化示范建设煤矿，总产能6.2亿吨/年，计划投资约158亿元，已累计建成363个智能化采煤工作面、239个智能化掘进工作面，单面平均生产能力达到500万吨/年。在示范煤矿的带动引领下，近年来各产煤省区、煤炭企业大力实施煤矿智能化建设，加快推进机械化换人、自动化减人、智能化少人，全国累计建成1043个智能化采煤工作面、1277个智能化掘进工作面。
在近几年的煤炭保供中，以智能化煤矿为代表的大型先进矿井，生产运行各系统全面升级，安全高效的优势充分显现，既提高了安全生产水平，又有效提升了生产效率，增强了煤炭供给的韧性和弹性，为保障煤炭安全稳定供应奠定了坚实基础。
数据显示，国家能源集团、中煤集团等7家重点煤炭企业，已建成智能化产能13.93亿吨/年，占其总产能比例的74.7%，综采工作面平均人员劳动工效提升27.7%，掘进综合单进平均水平提升32.8%。
同时，煤矿智能化发展有力推动了煤炭上下游产业转型升级。初步统计，目前全国煤矿智能化建设总投资近2000亿元，投资完成率超过50%，智能化市场需求的增加，有效带动了矿山物联网、煤机装备制造、智能控制系统、安全监测预警等新产业新业态的快速发展。
“煤矿智能化是实现行业高质量发展的必由之路。”任立新表示，着力运用5G通信、人工智能等新一代信息技术改造升级传统煤炭产业，助力煤矿实现减人增安提效，进一步夯实煤炭在能源安全中的兜底保障作用。
稳定性可靠性问题待解决
尽管煤矿智能化转型已经迈出了一大步，但总体来看仍处于智能化初级阶段，与“智能感知、智能决策、自动执行”的目标尚有差距。
煤矿智能化系统性、实效性不够是突出矛盾。记者发现，一些智能化矿山涉及系统多，建设厂家技术力量参差不齐。由于在项目实施中没有突出效果导向，接口协议没有真正打通，系统无法实现融合联动，更多是简单的功能堆砌和多维数据的呈现，没有最终实现“少人化、无人化”，反而增加了大量系统维护技术人员和维护成本。
由于数据积累不足，加上管控平台、工业环网、视频系统、信息发布系统、综合自动化系统等部分建设上体现人工智能或AR技术的应用不够，导致生产过程自主决策等高阶智能化也无法实现。
与此同时，煤矿智能化的“神经病”“心脏病”问题亟需解决。一方面，由于井下环境的复杂性，智能化系统难以长期保持稳定可靠运行状态。另一方面，当前煤矿智能装备的可靠性及对复杂条件的适应性不能充分满足智能化煤矿建设需要，核心元器件、高性能检测设备、关键材料、工业基础设计软件等仍存在技术瓶颈。智能化技术装备对不同地质条件的适应性较差，导致煤矿智能化建设出现常态化运行难度大、系统运维困难等问题。
标准滞后也是困扰企业的一大因素。作为高危行业，煤炭生产各个环节有着一系列严格标准规范，智能化条件下的生产流程和特点与传统煤矿生产相比发生了巨大变化，相关标准也需要随之改变。“现在智能化系统实用性已经比较强了，但是行业标准还是滞后于智能化发展。”牛永明说。
对于诸多问题，专家建议，今后一个时期，智能化建设必须一矿一策，分层次、分阶段、分重点逐步推进，将人工智能与采矿工艺、技术、装备深度融合，全面激发煤炭企业发展智能化技术与装备的积极性；组织科研单位及煤炭行业标准化技术委员会等尽快研究形成智能化标准体系，为煤矿智能化建设提供标准支撑；推进科技创新，重点攻关突破一批关键核心技术，为煤矿智能化技术跃升提供动力。
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