摘要

我國眾多煤炭企業尚處于勞動密集型發展階段，企業用工多，尤其是井下作業人員多，機械化、自動化、信息化水平低。未來，煤炭行業和企業應圍繞無人開采、智能管理和高效安全運營這一總體目標，提升兩化深度融合型智能礦山建設水平。但智能礦山建設為系統工程，超越技術層面，還有理念和投入的問題。在當前形勢下，投入會是個大問題。

5月23日，位于陜西省神木縣境內的神東煤炭集團錦界煤礦調度中心，生產調度員對井下109順槽皮帶進行遠程啟動。

“請工作人員注意，皮帶即將啟動。”調度中心實時監控畫面切換至該皮帶所在現場，廣播在一遍遍播放安全提示。連續播放6遍后，皮帶啟動。與此同時，調度中心另一個數據監控畫面上，109順槽皮帶數據發生改變，顯示為運行狀態。

年產2000萬噸的錦界煤礦只有職工1000人。工作面的“三機”可以遠程啟停；井下的皮帶在運量不均衡時會自動調速，以節約用電、減少損耗；300臺分散小水泵全部遠程監控、無人值守……井上、井下各種數據和監控畫面匯集到調度中心，調度員輕點鼠標即可指揮生產作業。

智能礦山是新一代采礦業技術競爭的核心，它的科學定義說起來較復雜，錦界煤礦是一個簡明易懂的實例。

現實需要

安全、工效、成本，開展智能礦山建設有迫切性

“煤炭市場形勢不好，煤炭企業還會投錢搞智能礦山嗎？”在去神木縣參加全國煤炭行業兩化深度融合型智能礦山現場會的路上，一位記者同行這樣問道。

到了神木縣，記者發現，原定300人規模的大會去了400多人，會場爆滿。看來，煤炭企業對智能礦山還是非常關注的。

“我國煤炭行業安全生產水平和生產效率，之所以與先進國家存在差距，原因之一就是我國眾多煤炭企業尚處于勞動密集型發展階段，企業用工多，尤其是井下作業人員多，機械化、自動化、信息化水平低。”中國煤炭工業協會副會長劉峰說。

據了解，美國煤炭年產量約10億噸，產業工人約10萬人。我國煤炭年產量約37億噸，產業工人約525萬人，其中井下一線工人304萬人。我國煤炭產量是美國的3.6倍，產業工人卻是美國的50多倍。

用人多，導致我國煤炭行業工效和安全生產水平與世界發達國家相比仍存在較大差距。美國過去10多年來煤礦百萬噸死亡率長期控制在0.1以下，特別是近幾年來，煤礦百萬噸死亡率降到了0.03。澳大利亞煤礦百萬噸死亡率為0.014左右。

同時，用人多、工效低，也使我國煤炭生產的平均成本居高不下，難以與虎視眈眈的進口煤抗衡。成本低，是進口煤得以搶占國內煤炭市場的主要競爭力。

“如何從根本上解決礦工的安全問題？占總儲量20%以上的薄煤層開采面臨艱難的困境，怎么辦？隨著人們生活水平的提高，人們要想不在惡劣環境下從事繁重、危險的工作，怎么辦？如何降低噸煤成本？”中國煤炭科工集團天地瑪珂公司總經理李首濱認為，這就是加快推進智能化開采的重要性和迫切性。

智能礦山建設以信息化、數字化、自動化為手段，以無人化開采為目標，為提高勞動生產率，減少煤礦井下作業人員，促進我國煤礦安全高效生產提供了新的途徑。

同處神木縣的陜西煤業化工集團神南公司紅柳林煤礦是全國煤炭行業兩化深度融合型智能礦山現場會另一個主要參觀點。該礦的綜采成套裝備智能系統由天地科技股份有限公司作為制造商、紅柳林煤礦作為示范用戶聯合攻關完成。該系統融合了采煤機智能記憶割煤、液壓支架跟機自動化、運輸系統煤流負荷平衡、智能集成供液、遠程遙控等高新技術，實現了正常連續生產過程中采場無人操作，工作面作業人員由過去的14人減少至5人。

據了解，去年產煤1800萬噸的紅柳林煤礦職工僅有915人，2013年噸煤完全成本108元。即便在全行業一片蕭條的現在，該礦仍然保持著較強的盈利能力。

“實踐證明，推進煤炭行業兩化融合與智能礦山建設，是促進結構調整、轉變煤炭經濟發展方式、提高發展質量的需要，是建設特大型現代化煤礦的必然選擇，是提升煤炭工業發展科學化水平的必然要求，代表了煤炭工業先進生產力的發展方向。”中國煤炭工業協會會長王顯政認為，特別是在當前煤炭經濟下行的形勢下，推進兩化深度融合型智能礦山建設，對于切實轉變傳統的煤炭生產經營模式，具有重要意義。

目前水平

大致處于兩化融合中級階段，煤礦之間差別較大

“近年來，煤炭企業圍繞自身發展實際，不斷深化和延展智能礦山的內涵。從數字礦山到智慧礦山、感知礦山，均以信息化、數字化和自動化為核心，將智能礦山建設從傳統業務管理擴展至資源環境管理、采掘生產、洗選加工、煤礦安全等各個方面。”劉峰說。

另一個事實是，兩化融合和智能礦山在我國煤礦的發展很不均衡。這種不平衡不僅體現在國有大礦和小煤礦之間，國有大礦和國有大礦之間的差距也很大。例如，有一個企業的代表將大型煤炭企業推進信息化建設分成四個階段，他認為我國煤炭企業當前至少橫跨三個階段，部分企業處于第二、第三階段，極少數企業處于第四階段。

在此次智能礦山現場會的技術交流中，有人講智能電網在煤礦的運用，有人講煤礦自動化、信息化的實踐，有人講煤礦電氣傳動系統及節能技術，有人講煤礦信息集成技術體系與礦山現代化管控模式，有人講薄煤層自動化開采技術，還有人講井下通信解決方案。

可見，目前煤炭企業對兩化深度融合型智能礦山的理解和實踐的差異很大。

采訪中，沒有一個采訪對象認為自己能清晰地說出它準確的定義，但大家又都有一個較一致的方向，就是信息化、數字化、自動化和智能化。

“智能礦山采用先進的信息感知、數據處理、網絡傳輸、智能控制等技術，使煤礦生產、經營和管理的各個環節、各種要素實現數字化和可視化，各項業務流程程序化，實現采礦過程實時控制、礦山資源實時管理、礦山信息實時處理。”劉峰說，“智能礦山建設涉及采礦科學、信息科學、管理科學、人工智能、虛擬現實、運籌學、網絡技術、軟件技術、監測技術和控制技術等，是一個典型的多學科技術交叉領域。”

我國煤礦智能礦山的發展經歷了三個階段。第一是礦山信息化階段，以實現礦山各業務的信息化管理和機械化采煤為標志；第二是礦山數字化階段，以數字的形式呈現，實現礦山虛擬現實、自動化采煤；第三是礦山智能化階段，以對礦山自動感知、分析和智能化決策并實現遠程控制的智能化開采為標志。

或許正是因為認識和實踐的差別，以及發展的不均衡性，專家沒有給出目前我國煤礦處于哪個階段的判斷。

但是，中國煤炭工業協會給出了另一個判斷。2012年，受工信部委托，中國煤炭工業協會組織開展了煤炭行業首次兩化融合發展水平評估工作。通過對85家煤炭企業評估樣本數據的整理和分析，確定煤炭行業兩化融合發展水平總體處于“中級水平階段”，與機械、電子等先進行業相比，還有很大的發展空間和漫長的發展路程。

發展方向

全礦區、全產業鏈、系統自適應調控的智能礦山

智能礦山建設是一個復雜的系統工程，不僅需要硬件和軟件的配合，更需要科學規劃并有序實施。

“我國煤炭企業在智能礦山建設過程中，由于缺乏規范、前瞻的規劃，經常出現前期建設和后期建設相沖突的問題。‘信息孤島’現象十分嚴重，未打通煤礦生產全程的數字化鏈條，數據流仍未貫通礦山勘探規劃、采礦設計、生產管理、安全監控、風險分析、應急響應全過程，業務流與管理模式沒有得到根本改變。”劉峰說，“同時，我國煤炭資源豐富，煤礦數量較多，生產條件差異較大，尤其是一些老礦區，地質條件復雜，五大災害俱全，巷道系統復雜，智能礦山建設難度非常大。”

因此，推進智能礦山建設，必須結合企業自身條件，優先設計智能礦山建設總體方案，在總體方案的指導下制定專項方案，并按照總體方案和專項方案的要求，有步驟、分階段開展建設工作，實現分散建設向集成化方向跨越。

“未來，煤炭行業和企業應該圍繞礦山的無人開采、企業的智能管理和高效安全運營這一總體目標，從五個方面提升兩化深度融合型智能礦山建設水平。”劉峰說，“在橫向覆蓋范圍方面，將從單個工作面向單個煤礦，再向煤炭企業集團甚至整個礦區延伸；在產業領域延伸方面，將從煤炭生產的信息化向煤礦生產經營的信息化，再向煤化工、煤電、物流等整個產業鏈的信息化延伸；在應用系統集成程度方面，將從專業系統集成向部分業務局部集成應用，再向相關系統全面集成應用拓展；在操作手段方面，將從人工近距離操作向無人遠程遙控，再向系統自適應調控延伸；在發展層次方面，將從技術應用向更高層次的商業模式創新提升。”

在實現這個美好前景的過程中，有很多難題需要解決。

“經過多次探索證明，這種基于順槽監控中心可視化遠程干預智能化開采模式，能滿足地質條件較好的煤層，尤其在薄及較薄煤層效果最好。”李首濱說，“但真正實現全智能化開采，還需進一步解決煤巖識別、采煤機自主定位以及工作面直線控制等問題。”

專家認為，除此以外，其他智能礦山需要解決的技術難題包括，安全信息分布式傳感與生產過程協同控制、受限異質空間傳感網實時傳輸及動態組網、多傳感器融合、智能化無人開采專家系統等。

超越技術層面，智能礦山建設還有理念和投入的問題。即使煤炭企業明白智能礦山是新一代采礦業技術競爭的核心，但未必會立刻大力投身其間，尤其是對已建成生產煤礦的改造，必定會在龐大的投入、實施的難度與能夠產生的效益之間權衡利弊。同時，以當前煤炭行業的市場形勢看，對于很多煤礦來說，智能礦山建設，投入會是個大問題。