1、煤矿智能化建设,煤矿技术进步首先表现为电气设备的进步。采煤工艺从建国以来基本没有太大的变化，只是从炮采到综采，从炮掘到综掘有改变，其实质还是设备的进步，推动了采煤工艺的进步。视频：煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，是煤矿综合机械化、信息化发展的新阶段，是煤炭生产力和生产方式革命的新方向，是“第四次重要技术变革”。加快推进煤矿智能化建设，构建智能+绿色煤矿工业新体系，实现煤炭资源的智能化安全高效的开采与清洁利用是我国煤炭工业新时期高质量发展的战略任务跟必由之路。,一、引言（一）我国能源格局与煤炭的保障作用我国尚未完成工业化，城镇化水平还将持续提高、电气化水平还有很大提升空间，尚处于对
2、能源和原材料消费最旺盛的阶段。能源在我国国民经济发展过程中仍将继续扮演至关重要的角色。,在未来相当长时期内，煤炭难以被大规模替代，预计2035年煤炭占我国一次能源消费比例仍在40%以上，因此“去煤化”脱离我国国情。碳达峰碳中和不是去煤化，而应是煤炭生产和利用方式转型，以第四次煤炭技术革命为契机，向数字化、智能化新产业和新业态转型。面对碳达峰碳中和目标，“十四五”时期能源发展将全面贯彻“四个革命、一个合作”能源安全新战略，坚定走智能、绿色、可持续发展道路，煤炭作为我国基础能源，其高质量发展意义重大。,2020年12月，国家能源局、国家矿山安全监察局印发关于开展首批智能化示范煤矿建设的通知，确定7
3、1处煤矿作为国家首批智能化示范建设煤矿。其中井工矿66处，露天矿5处。智能化升级改造煤矿63处，新（改扩）建智能化煤矿8处。智能化煤矿建设示范取得成效，建立了智能煤矿顶层架构，制定了智能化煤矿分类、分级技术条件与评价和智能化采煤工作面分类、分级技术条件与评价等煤矿智能化技术标准，研发了4种模式的智能化开采成套技术和装备，形成较为成熟的智能化煤矿建设推广模式。,（二）煤炭行业面临的形势和挑战在国际政治局势动荡、国际贸易保护措施盛行的大背景下，一方面，必须保障相当比例的能源消费可以由国内供应；另一方面，需要构建清洁低碳安全高效的能源体系提高能源供给质量。在相当长时期内，煤炭仍是能源安全稳定供应的“
4、压舱石”，支撑能源结构调整和转型发展的“稳定器”。新能源近期内还不足以支撑经济社会发展，推动煤炭开发利用方式变革，是实现煤炭碳减排，努力实现2030年碳达峰、2060年碳中和远景目标的重要措施。（三）煤矿智能化是煤炭高质量发展的技术支撑我国采煤技术经历了人工炮采、普通机械化开采、综合机械化开采和目前的智能化开采4个主要阶段。煤矿智能化是第4次煤炭行业重大技术变革。,（四）煤矿智能化发展愿景与“十四五”发展目标及路径1）煤炭智能化发展的愿景是：实现煤矿全时空多源信息实时感知，风险闭环管控本质安全；全流程人-机-环-管数字互联高效协同运行，生产现场全自动化作业，煤矿职工有更多幸福获得，煤炭企业有更
5、多价值创造。2）煤矿智能化建设应坚持分类建设，因矿施策；培育典型，示范引领；全面推进，分级达标；安全高效，质量第一的原则。3）煤矿智能化的主要路径是“智能化生产决策控制+机器人作业”,二、矿井智能化建设概述,（一）矿井智能化建设的必要性1.国家政策导向2016年11月，国土资源部发布了全国矿产资源规划（20162020年），明确提出未来5年要大力推进矿业领域科技创新，加快建设数字化、智能化、信息化、自动化矿山。按照绿色开发、节约集约、智能发展的思路，推动形成矿产资源精细高效勘查、智慧矿山技术装备、生态矿山与资源节约、矿山绿色开采提取关键技术。国家能源安全战略行动计划（20132020）中明确提
6、出了“四个革命和一个合作”的战略要求。2016年12月国家发展改革委、国家能源局发布的煤炭工业发展“十三五”规划要求，到2020年，建成集约、安全、高效、绿色的现代煤炭工业体系，煤矿信息化、智能化建设取得新进展，建成一批先进高效的智慧煤矿，促使煤炭企业生产效率大幅提升，全员劳动工效达到1300吨/人年以上。,2017年国家发改委发布安全生产“十三五”规划，要求在矿山领域实施“机械化换人、自动化减人”，推广应用工业机器人、智能装备等，减少危险岗位人员数量和人员操作。推动矿山企业建设安全生产智能装备、在线监测监控、隐患自查自改自报等安全管理信息系统。推动企业安全生产标准化达标升级。推进煤矿安全技术
7、改造；创建煤矿煤层气（瓦斯）高效抽采和梯级利用、粉尘治理，兼并重组煤矿水文地质普查，以及大中型煤矿机械化、自动化、信息化和智能化融合等示范企业,建设智慧矿山。十八大会议精神要求“推动两化深度融合，坚持四化同步发展”，提出了中国制造2025、“互联网+”行动的指导意见（20152018年）行动计划。以促进制造业创新发展为主题，提质增效为中心，信息化与工业化深度融合为主线，推进智能工厂与智能制造，实现传统产业进行改造实现升级换代。,2.煤炭行业转型升级需求通过智能信息技术的应用，使矿山具有人类般的思考、反应和行动能力，实现物物、物人、人人的全面信息集成和响应能力，主动感知、分析、并快速做出正确处理
8、的矿山系统，人为的因素将降低最低程度，矿山企业的人财物产销存等能协同、自动运作，实现矿山企业的集约、高效、可持续发展。新一代互联网、云计算、智能传感、通信、遥感、卫星定位、地理信息系统等各项技术的成熟与融合，实现数字化、智能化的管理与反馈机制，为智慧矿山发展提供了技术基础。在芬兰、加拿大、瑞典等发达国家已为此目标发展了20多年，我国正处于起步阶段。国内智慧矿山建设主要体现在一些信息化系统的建设上，面临的主要问题有：缺乏总体建设标准，煤矿企业的建设规划水平参差不齐，导致建设的很多系统功能不完善、可操作性差，低水平重复建设现象严重；信息资源和系统集成存在困难，“数字鸿沟”和“信息孤岛”现象严重，难
9、以形成统一的信息资源，系统集成困难重重，导致各系统产生的珍贵数据无法得到深度利用。国民经济步入新常态，煤炭行业处于四期叠加，即“需求增速放缓期、过剩产能和库存消化期、环境制约强化期、结构调整攻坚期”，煤炭行业必须不失时机地变化革命，促进转型升级。以云计算、物联网、大数据为代表的新一代信息技术与传统煤炭行业融合创新，从而促成煤矿迈入“智慧化”阶段，将对行业整体提升科技实力、树立品牌形象、提高经营质量等方面产生重大而深远的影响。同时，应推动煤炭行业的发展进入新形态，并形成新的产业增长点，促使传统煤炭行业转型升级。,3.用工“荒”问题的需要近年，我国的老年化越来越明显，劳动力资源明显减少。加上50年
10、代和60年代很多人退休，和一些大学毕业生又不愿意到生产一线做体力活和简单的操作活，而一些需要技术的岗位由于职业教育还没能够跟得上，导致了这些活没有人干，出现了劳动力结构性失衡。按照现在的政策，2050年，我国60岁以上的人口占33%以上，而当下我国快速进入独生子女独挡天下的时代，矿山低层次的劳动力已经产生了巨大的危机。随着时间的推移，矿山企业面临找不到员工的危险。随着人口老龄化趋势的加快和劳动人口比重的开始下降，我国农村富余劳动力短缺将是一个长期的趋势，必须要有长期的应对策略。改革开放四十年以来，单纯的依靠廉价劳动力成本，从事低端的加工制造来发展经济的模式，使得我们获得了制造业大国、世界工厂的
11、光彩头衔，但这样的发展模式已经很难维系企业、乃至整个中国经济的长远发展。我国的产业很多都处于全球产业链的低端，投入大、消耗大、获利少，而如何从产业链的低端走向高端，从简单的来料加工转变为核心技术研发、产品架构设计、物流仓储管理等产业链中附加值高的环节，应该是我国企业现在亟需思考的问题。很明显，低端的来料加工，所产生的利润少，而所需的廉价劳动力则很大，而我国农村所能够提供的富余劳动力从现在看来已经出现短缺，如不尽早加快产业的转型升级，摆脱这种低端的发展模式，“用工荒”将长期难以解决，而中国经济的高速发展也将难以为继。同时，在注重产业升级的同时，还应该注重技术的升级，从以往简单的依靠大量廉价人力成
12、本，到能够充分利用科学技术来代替人力，提高劳动生产率也是解决用工荒问题的一个重要途径。实现减人增效，通过机械化换人、自动化减人、智能化提质增效来提升企业的综合竞争力，同时缓解煤矿人员流失、人才短缺的问题。,4.当地政府发展的需要当一个城市的经济总量不断增强、人口不断增加的时候，城市管理和社会建设面临许多的挑战，传统的发展模式难以为继，迫切需要新理念、新技术和新思路，以解决城市整体发展遇到的各种问题，促进城市治理精细化，实现经济发展的新跃升，不断满足居民对城市生活环境的新需求。近年来，各级当地政府积极推进智慧城市和智慧矿山建设。一是建立煤炭交易统一结算平台。推进线上线下融合发展，通过市场手段和行
13、政措施，引导产、供、销上下游关联企业进入平台交易，提供方便快捷的金融信贷服务，实现煤炭产品、物质供应的统一结算。二是基础网络传输系统建设。完善境内煤矿井上、井下网络建设，实现井上和井下各个分系统的一体化管理。三是推进井下无人智能开采工程。2018年，建设拥有“有人巡视、无人值守”智能化开采工作面的示范煤矿。四是推广应用机器人开采，加快工业机器人等技术和装备在煤矿生产中的应用。,5.企业发展需求智慧矿山建设以集团公司发展战略为指引，以集团信息化与工业化融合发展规划为指导，以“信息标准化”为基础，坚持需求导向，充分运用云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能技术，将工业技术、信息技术、管理技术
14、高度融合，按照统一规划、分步实施的建设思路；突出风险预控，实时成本、优化管理、远程诊断等流程，最终将煤矿打造成安全、协同、共享、高效的智慧矿山。,推进煤矿智能开采，建设智慧矿山是落实习近平总书记国家能源安全发展战略思想的重要举措，是煤炭工业发展的必然趋势，是提升安全生产标准化水平的必由之路，是推动企业高质量发展的内在需要。从人工作业到机械化作业，从机械化到智能化，随着社会发展，煤炭行业也发生着巨变。国家发展改革委、国家能源局等八部委联合发布了关于加快煤矿智能化发展的指导意见，首次从国家层面对煤矿智能化发展提出具体目标、主要任务和保障措施，全国煤矿智能化发展步入加速阶段。 经过几十年开采，一些矿
15、井面临着水、火、地温、地压等自然灾害影响严重、井下条件复杂、设备老化陈旧等现状，严重制约着矿井的安全高效发展。如果不进行智能化建设，自然灾害对矿井的威胁将越来越严重，安全压力将越来越大，而且用人多、投入大、效率低、效益差的局面将会一直持续，最终形成恶性循环。因此，走“无人则安、少人则安”和减人提效的智能化开采之路势在必行。只有实现了矿山智慧化、实现了危险场所的无人值守，才能极大地提高生产效率和安全水平，并从根本上实现本质安全矿山、幸福矿山、和谐矿山的目标。根本：实现“系统最优化、巷道最简化、采煤自动化、掘锚一体化、运输连续化、值守无人化、矿井智能化”的“七化”标准和建成“规模最佳、系统最优、装
16、备精良、管理最好、效益最高”的安全、环保、高效型矿区的目标，以“一优二补三减四化”为抓手，着力推进矿井智能化建设，,三、如何正确认识我国煤矿智能化？,我国是世界上最早认识和使用煤的国家，有悠久的历史。成书于公元前5世纪的山海经五藏山经，已有关于煤的记载，而在西方关于煤的最早文字记载始于公元315年，比我国晚了近800年。煤炭发展至今，开采方式也已经发生了翻天覆地的变化。01煤炭开采历程相关资料记载，中国古代采煤技术大多用掏槽的方法。先以手镐在工作面煤壁下部开一横槽,促使煤层产生裂隙，再用锤楔在上部敲凿,使煤块崩落。特厚煤层不能用全采高同时采出，采用分期开采法，先采出其中一部分，随即充填，待过若
17、干时间，采空部周围岩石的压力使未采煤层移动，密合压实，再行开采。1840年鸦片战争以后，中国的门户被迫开放，进入了半封建半殖民地社会，开始出现近代航运业和机器工业，需要大量煤炭，而旧式手工煤窑生产已远远不能适应需要，因此，清廷洋务派积极酝酿引进西方先进的采煤技术和设备，近代煤矿开始出现。,1894年中日甲午战争之后，中国国势益衰，列强乘势接踵而来，外国资本大量侵入中国煤矿。1898年4月，中德签订的胶澳租借条约规定：“德国在山东境内自胶州湾修筑南北两条铁路，铁路沿线两旁各三十华里(15km)以内的矿产，德商有开采权。”此后，英、俄、法、日相继攫得了类似的权利。据不完全统计，从18951912年
18、间，帝国主义攫取中国煤矿权的条约、协定和合同共42项(包括其他矿藏)，涉及辽、吉、黑、滇、桂、川、皖、闽、黔、鲁、浙、晋、冀、热、豫、鄂、藏、新等19省。开办了开平、滦州、焦作、孟县、平定州(现平定县)、潞安、泽州、平阳府属煤矿、本溪湖、临城等规模较大的煤矿。外资煤矿的产量占中国当时近代煤矿总产量的83.2%，基本上控制了中国的煤炭工业。帝国主义的侵略激起了中国人民的反抗，从1903年起，掀起了收回矿权运动，1911年达到高潮。中国的爱国绅商，不满利源外流，在人民开展收回矿权的斗争的运动中，集资开办了一批煤矿。官僚买办见开煤矿有利可图，不愿坐失良机，亦想方设法开办煤矿。于是，从18951936
19、年中国近代煤矿呈现出发展的趋势。,1937年“七七”事变后，日本帝国主义侵占了我国的绝大多数煤矿，包括外资经营的，都陆续被其霸占，开采方式完全是掠夺性的。从19311945年，日本共霸占我国大小煤矿200多处，掠夺煤炭4.2亿吨，被其破坏的煤炭资源不计其数。抗日战争时期，国民政府资源委员会直辖煤矿29处，还采取资助经费等办法，鼓励私人开办煤矿，共59处，年总产量约为600多万吨。在解放区，也办了一些小煤窑，供当地军民作燃料。据战后统计，晋、察、冀边区共有小煤窑473个，日产煤炭共计2739吨。1945年抗日战争胜利后，日本霸占的煤矿小部分由解放区人民政府接管，大部分被国民党政权接管。解放战争初
20、期，受政治、军事形势多变的影响，有些煤矿几经易手，处于停产或半停产状态。1947年以后，国民政府逐步崩溃，直到1949年新中国诞生，这些煤矿才陆续回到人民政府手中，但已遭到严重的破坏。1953年，我国开始了发展经济建设的第一个五年计划，为了保证钢铁基地炼焦用煤，解决华东地区缺煤和逐步改善煤矿布局等的需要，“一五”期间，重点扩建了15个老矿区，同时开始了10个新矿区的建设。煤炭产量从1949年的3243万吨上升到1957年的13073万吨,提高4倍以上。与此同时，为了适应煤矿生产建设的需要，逐步组建了地质勘探、煤矿设计、建井施工等配套的专业队伍。1955年7月又正式成立了煤田地质勘探、设计管理和
21、基本建设三个总局，进一步加强了领导，强化了技术和队伍的培训工作，为以后煤炭工业的协调发展打下了坚实的基础。经过改革开放40年的发展，我国煤矿实现了从普通机械化、综合机械化到自动化的跨越，并开始向智能化迈进。,02什么是煤矿智能化煤矿智能化是非常复杂的巨系统，其总体架构包括8大智慧系统:地下精准定位导航系统;随掘随采精准探测地质信息系统;智能快速掘进和采准系统，矿井通风、供排水、主副运智能系统;工作面智能开采系统;危险源智能预警与灾害防控系统;矿井全工位设备设施健康智能管理系统;煤矿地面分选运销与生态建设智能系统;煤矿物联网综合智能管理系统。当前全国建立了200个工作面智能开采系统。,03为什么
22、要发展煤矿智能化？（）提高行业安全生产水平我国“富煤、贫油、少气”的能源格局，决定了在未来很长一段时间内，煤炭仍将在我国一次能源消费中占据较大比例，主体能源地区很难动摇。而通过科技进步可以有效消除煤炭生产、利用环节的负效应，降低煤炭行业事故发生率，对提高煤炭行业整体发展水平作用明显。（2）市场空间巨大存量煤矿进行改造实现全面智能化单矿一般需要投资5-10亿元。新建煤矿建设智能化系统需在传统机械设备投入的基础上增加30%。考虑到我国存量5000余座煤矿以及未来产能置换新建煤矿，煤矿智能化将打开煤机智能制造领域万亿级的市场。从上游智能化煤机制造企业的调研情况来看，当前供给端产能跟不上需求的增长，可
23、以预见的是煤机智能制造将迎来一轮爆发性增长期。因此，智能化、机械化、无人化开采是我国煤炭发展的必经之路。,04中西方煤矿智能化差异（1）西方国家煤矿智能化历程目前，在以“智能化”为核心的综采工作面开采技术方面，美国、德国和澳大利亚的煤炭企业发展较早，综采工作面智能化的研究取得了一定的成功，通过采用计算机技术、采煤机记忆截割技术、电液控制技术和变频软启动技术等，在地质条件好的中厚煤层实现了工作面35人的全自动化割煤，并探索实现工作面无人的智能化开采。20世纪90年代以来，美国、英国、德国、澳大利亚等国开始着手研究自动化综采关键技术，并取得了一些显著性的成果。德国DBT公司成功的研制了基于PM3电
24、液控制系统的薄煤层全自动化综采系统。美国JOY公司开发了基于计算机集成的薄煤层少人操作切割系统。进入21世纪以来，国外煤矿开采追求“安全、高效、简单、实用、可靠、经济”的原则，其智能开采的技术思路是:通过钻孔地质勘探和掘进相结合的方式，描绘工作面煤层的赋存分布，通过陀螺仪获知采煤机的三维坐标，两者结合实现工作面的全自动化割煤。该思路可避开煤岩识别难题，以地质条件为载体，顶层规划自动化采煤过程。,（2）我国煤矿智能化进程,我国对煤炭智能化开采技术及装备的研究起步较晚，2007年才研制出首套国产电液控制系统，实现了对国外进口产品的替代，奠定了综采自动化系统国产化的基础。近10年来，我国加大了投入力
25、度，国家、重点产煤省区和企业纷纷出台相关政策支持煤矿智能化建设。相关资料显示，2019年至今，国家煤监局、国家能源局，山西、河南、山东、贵州等省区，以及神华、陕煤、兖矿、平煤等重点企业纷纷出台了相关政策，大力推进煤矿智能化建设。到2021年，全国将建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿，初步形成煤矿开拓设计、地质保障、生产、安全等主要环节的信息化传输、自动化运行技术体系，基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或无人操作、井下和露天煤矿固定岗位的无人值守与远程监控。到2025年，大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化。05中西方煤矿智能化差距我国煤矿工业机械化经过40年的发展，目前机械化程度
26、已经达到78.5%，为煤矿智能化的发展奠定了良好的基础。但就算信息化发展比煤矿信息早了几十年的其他制造行业，到现在也只是实现单个车间、单个生产线的智能，也并未完全形成智能化管理体系，因此，北京大学博导毛善君曾说：“煤矿智能化建设不亚于卫星上天、蛟龙入海。”我们需要清晰的认识到中西方煤矿智能化的差距。,（1）科技创新能力落后发展煤矿智能化不亚于攻克5G网络核心技术，因为煤矿智能化所涉及的面更广，它不但涉及到网络技技术，还涉及到采、掘、机、运、通、安全环境管理的方方面面，同时，由于井下环境的特殊性，其它行业应用成熟的技术到煤矿都有其不适应性，所以，煤矿智能化建设应该从理论的指导，到技术的突破，再到
27、产品的定型，都有一个反复实践的复杂过程，这也是为什么国家8部委要求到2035年实现煤矿智能化了。然而，从国家8部委下发关于加快煤矿智能化发展的指导意见的通知仅仅半年时间，各类煤矿智能化仿佛如雨后春笋一样，遍地开花。我们常说：“看景，不如听景。”真正了解现场的都知道是怎么回事，举一个例子，年前，“煤矿机器人”炒的异常火热，从字面上理解“煤矿机器人”应该是一台科技含量很高的智能化融合体，然而，这些所谓的“煤矿机器人”在申办矿用产品许可证时，被国家相关部门定义为了“巡检装置”，“煤矿机器人”与“巡检装置”天壤之别，想想就知道与国家要求的煤矿智能化还有多大的差距了。煤矿智能化建设是构建国家煤炭数字经济
28、的基础，煤矿智能化大到国家对煤炭市场的宏观调控，小到煤矿对一个人、一台设备、一天生产的微观管控都都应在煤矿智能化体系里有具体的体现，可以说煤矿智能化就是一套点、线、面高度融合的有机体系，是以点带线、以线带面，牵一发而动全身的逻辑关联体系，所以，煤矿智能化体系的数据关联关系是支撑了煤矿智能化体系的关键，数据的唯一性和准确性是检验煤矿智能化建设的唯一标准。,然而，我们看到一些所谓煤矿智能化平台，缺失恰恰是数据的唯一性和准确性，有这样一个平台，竟然出现了煤矿两天停产检修期间煤矿没有生产、没有产量、销售正常，而库存不减反增的怪事，从这可以看出平台连基本的逻辑关系都没有，你能说遍地开花的煤矿智能化又是什
29、么？煤矿智能化技术已不是一个简单的煤矿自身问题，它是一个多学科的科技难题，煤矿智能化技术难题的科研攻关应该由国家相关部门牵头，进行统一顶层设计、统一技术规范要求，并组织科研团队进行攻关，破解这一难题。而现在，凡是涉及到煤矿专业的院校及各家公司，对全国4600家煤矿进行地盘瓜分，他们没有统一的顶层设计、没有统一的技术规范要求，各自为战，这样，怎能实现煤矿智能化？又怎能实现煤炭数字经济发展？看看华为，集中了几万名的科技人员攻克5G网络关键底层核心技术，再看看“北斗导航、卫星研究、蛟龙入海”那一家不是集万余名的科技人员从底层数据研究开始，才有了领先于世界的功绩。煤矿智能化没有捷径可走，前面的道路荆棘
30、坎坷，需要我们煤炭人不懈努力去攻克一道道技术难关，而不是谁的声音大，谁就能够占领煤矿智能化这个市场，也许你得一时之势，没有突破煤矿智能化的核心技术，去敷衍煤矿，那么，今后，你将会面临溃口决堤，一泻千里，失去煤矿对你的信任。,（2）不同于西方以露天开采为主，井工煤矿地质结构较为复杂2019年，全国煤炭产量38.46亿吨，占世界煤炭产量的47.3%，其中地下开采比例高达85%，是世界上煤炭产量和地下开采占比最高的国家。据王国法院士介绍，我国煤矿巷道掘进的机械化程度约为60%，普遍存在采掘失衡、掘支失衡等问题，巷道掘进智能化尚处于起步阶段，主要表现在：掘进工作面空间狭小、作业工序复杂，掘、支、锚、运
31、协同作业困难；截割与支护设备的可靠性、适应性有待提高；强干扰、高粉尘、狭长作业空间难以实现掘进设备的定姿、定位；智能化快速掘进相关技术与装备投入低，技术进步缓慢。同时综放工作面智能化放顶煤技术一直未能有效突破，智能化开采技术对复杂煤层条件的适应性差，综采设备群智能协同控制效果有待提升；工作面端头支架、超前支架智能化水平较低；工作面上各类传感器、摄像头等相关感知信息的有效利用率较低，工作面设备的智能决策能力有待提升。井工煤矿发展智能化不同于露天，露天煤矿智能连续作业，可以采用大型剥离机、转载机、移动式带式输送机等大型装备，但在井工煤矿，尤其是像贵州这类地质构造复杂、单矿产能较低、煤层倾角大的煤矿
32、，对于智能化设备的运用更需要因地制宜。,（3）人工智能产业人才总量不足同样值得关注的是人才方面的问题。智能化人才培养涉及人工智能、信息通信等多个学科，技术更新速度快，学科交叉跨度大，相关高校在师资力量、配套教材、实验室建设等方面明显不足而且行业企业尚不能满足高校在校生的实习和实践需要，影响着智能化人才培养的水平和进度。目前我国人工智能产业人才总量不足，高端数据科学家严重匮乏，煤炭企业人才流失严重，行业高等学校部分专业招生困难，煤矿采掘一线招工接替问题凸量。专业人才缺口巨大，严重影响着煤矿智能化的发展。对此要大力养青年煤炭科技人才，科技工作者要自觉的投身基层、投身生产一线，从基层锻炼自己，锤炼意
33、志和实践能力，要大力培养年轻的科技工作者，这是实现十四五时期煤矿智能化发展的一个重要支撑。,（4）智能化煤矿投入保障不足煤矿智能化建设需要较大的资金投入，但是一些效益较差的企业智能化发展资金不足，特别是短期收益不明显，影响企业投入的决心，主要表现在：(1)煤矿智能化投入整体强度仍然偏低，企业间差距较大；(2)煤矿智能化短期主要表现为安全效益，经济效益不显著；(3)智能化煤矿运营过程中形成的大量数据资源价值尚未得到充分挖掘；(4)缺少客观、专业、真实反映煤矿智能化投入与效益的评价方法。,06如何发展我国煤矿智能化？（1）正确认识煤矿智能化地位国家煤监局从2015年开始抓煤矿“四化”（机械化、自动
34、化、信息化和智能化）建设，专门开展了“机械化换人、机器人作业、自动化减人”科技强安专项行动。5月在陕西黄陵召开全国煤矿自动化开采技术现场会。2016年国家发改委将煤炭智能化开采列为重点研究方向，国家能源技术创新行动计划（20162030年）将煤矿智能化开采作为重点研发任务，明确提出2030年重点煤矿区基本实现工作面无人化开采。2018年7月国家煤监局在山西潞安集团召开“全国煤矿安全基础建设推进大会”。2019年1月，发布煤矿机器人重点研发目录，同年8月在世界机器人大会上，专门设立了煤矿机器人专题论坛。近五年来，国家发改委、煤监局一直在煤矿智能化领域做一些推进和尝试。各产煤省、职能部门应正确认识
35、我国发展煤矿智能化的趋势，并加以行动。结合自身实际情况，加快推进煤矿智能化进程。,（2）建立智能化煤矿建设标准与技术规范体系规范智能化煤矿数据中心、主干网络、云平台、井下人员与设备定位、智能化地质保障系统、智能化掘进、智能化采煤、智能化主煤流运输、智能化辅助运输、智能化供电、智能化排水、智能化通风、智能化安全监测监控，制定智能化煤矿建设指南，为智能化煤矿建设提供标准指引。（3）研究应用5G+F5G+WiFi6的高效、高可靠性融合组网技术，研究5G等新一代无线通信技术在煤矿井下不同应用场景的可行性及应用前景，开展井上下5G应用场景研发与示范。研究煤炭板块云、数据中心建设技术，构建智能化煤矿知识图
36、谱，为煤矿各系统的智能分析决策提供支撑。,四、煤矿智能化发展十大“痛点”1. 痛点一：煤矿智能化认识和理念不统一部分地区和煤矿企业对智能化还不够重视，思想上因循守旧，没有认识到智能化是煤炭行业发展的必然趋势，片面强调智能化建设投入大、技术难、要求高，甚至是面子工程，没有算清长远账、安全账、民生账，既怕增加负担影响经济效益，又怕承担失败的风险，有畏难情绪和消极心理，对煤矿智能化工作不够主动，智能化建设发展相对滞后。智能化煤矿的显著特征是现代信息、人工智能、控制技术与采矿技术的深度融合，智能化煤矿建设是高新技术融入矿山场景、渐进迭代发展的过程，是一个不断进步的过程，不是一次性结果，不是“基建交钥匙
37、工程”。机械化、自动化、信息化和数字化是智能化的基础和内涵，对煤矿智能化认识和理念的不统一，本质上并不是对智能化概念的纠缠，而是因循守旧的保守思维与技术变革的不适应，在煤矿智能化发展尚不充分，一些技术装备还不完善的初级阶段，是自然会存在的分歧，全面否定和概念滥用是2种典型的表现形式，这与煤矿综合机械化发展之初是一样的。,2. 痛点二：煤矿智能化发展不平衡由于我国煤层赋存条件复杂多样，不同煤层赋存条件矿井开展智能化建设的技术路径、难易程度、效果等均不相同。目前，我国煤矿智能化发展不平衡，主要体现在：不同矿区智能化建设基础不平衡；不同地区智能化建设水平发展不平衡；煤矿不同系统的智能化水平发展不平衡
38、；智能化技术需求与技术发展现状不平衡；软件开发速度明显滞后于硬件的投入不平衡；煤矿智能化相关投入与产出比不平衡。3. 痛点三：智能化煤矿5G应用场景和生态匮乏5G作为新一代信息技术，具有大带宽、广连接、低时延等显著优点，联合网络切片、边缘计算等核心技术，可以为垂直行业带来变革性的应用场景。煤矿5G应用经过第一阶段的探索和实践取得了很多宝贵经验，但经过第一阶段的研究探索也总结发现了诸多实际问题;不同厂商的5G网络系统架构不统一；5G应用场景有待挖掘；5G技术及终端生态匮乏。,4. 痛点四：“透明地质”技术保障支撑能力不足“透明地质”或“透明工作面”的概念为煤矿智能开采的地质保障提供了希望，地质探
39、测技术与装备的智能化、探测信息的数字化、模型化及地质信息与工程信息的有效融合，是“透明地质”或“透明工作面”的基础。目前，受地质探测理论、技术与装备发展水平的限制，“透明地质”技术保障支撑能力明显不足：地质数据尚未全部实现数字化；地质探测技术的探测精度、范围尚难以满足煤矿智能化建设要求；地质体三维高精度建模技术有待提升；现有技术难以建立高精度“透明地质”模型；地质信息与工程信息尚未实现融合；地质探测技术与装备的智能化程度较低。5. 痛点五：采掘失衡、掘支失衡问题尚未突破目前，我国煤矿巷道掘进的机械化程度约为60%，普遍存在采掘失衡、掘支失衡等问题，巷道掘进智能化尚处于起步阶段，主要表现在：掘进
40、工作面空间狭小、作业工序复杂，掘、支、锚、运协同作业困难；截割与支护设备的可靠性、适应性有待提高；强干扰、高粉尘、狭长作业空间难以实现掘进设备的定姿、定位；智能化快速掘进相关技术与装备投入低，技术进步缓慢。,6. 痛点六：智能化技术难以适应复杂工作面条件截至2020 年上半年，我国已经建成不同类型、不同模式、不同效果的智能化综采工作面338 个，形成了4 种智能化工作面开采模式，但工作面智能化开采效果仍有待进一步提高，主要表现在：综放工作面智能化放顶煤技术一直未能有效突破；煤机装备的可靠性及自适应控制技术有待突破；智能化开采技术对复杂煤层条件的适应性差，综采设备群智能协同控制效果有待提升；工作
41、面端头支架、超前支架智能化水平较低；工作面上各类传感器、摄像头等相关感知信息的有效利用率较低，工作面设备的智能决策能力有待提升。7. 痛点七：智能化巨系统兼容协同困难智能化煤矿需要建设基础应用平台、掘进系统、开采系统等近百个子系统，是一个复杂的巨系统，不同系统之间的数据兼容、网络兼容、业务兼容和控制兼容效果较差，难以实现系统间智能协同作业，主要表现在：数据格式尚未实现统一；网络通信协议兼容性差；业务系统兼容性较差；系统间协同控制兼容性差。,8. 痛点八：井上下智能机器人作业技术有待突破煤矿机器人是一种依靠自身动力和控制能力实现某种特定采矿功能的机器，应用机器人技术将工人从繁重危险的地下采矿作业
42、中解放出来是实现煤矿智能化的重要途径，井上下智能机器人作业技术有待突破，主要表现在：(1)井下机器人精准定位、自主感知与决策、精准导航与调度、机器人避障、机器人集群管控与续航管理、轻型防爆材料等相关技术尚未获得突破；(2)现有煤矿机器人主要通过集成各类传感器对井下各类环境信息进行感知，功能比较单一，主要具备信息采集功能，智能化程度较低；受到井下防爆要求，现有井下机器人比较笨重，灵活性较差，对复杂煤层条件的适应性较差；(3)井下机器人主要以巡检为主，且多为轨道巡检机器人，性能有待提升，掘进机器人、喷浆机器人、支护机器人、救援机器人等相关机器人亟待开发。,9. 痛点九：智能化煤矿管理与人才储备不足
43、目前，智能化煤矿建设仍然采用传统的管理模式，受我国人口老龄化、劳动力不足等因素的影响，煤矿智能化专业技术人才不足，主要表现在：传统管理模式难以适应智能化煤矿；煤矿缺少智能化专业职能部门；智能化煤矿从业人员整体技术水平偏低；智能化人才培养体系不健全；缺少专业化运维团队。10. 痛点十：智能化煤矿投入保障不足煤矿智能化建设需要较大的资金投入，但是一些效益较差的企业智能化发展资金不足，特别是短期收益不明显，影响企业投入的决心，主要表现在：(1)煤矿智能化投入整体强度仍然偏低，企业间差距较大；(2)煤矿智能化短期主要表现为安全效益，经济效益不显著；(3)智能化煤矿运营过程中形成的大量数据资源价值尚未得
44、到充分挖掘；(4)缺少客观、专业、真实反映煤矿智能化投入与效益的评价方法。,11、解决煤矿智能化发展“痛点”的对策与任务(1) 建立智能化煤矿建设标准与技术规范体系。规范智能化煤矿数据中心、主干网络、云平台、井下人员与设备定位、智能化地质保障系统、智能化掘进、智能化采煤、智能化主煤流运输、智能化辅助运输、智能化供电、智能化排水、智能化通风、智能化安全监测监控，制定智能化煤矿建设指南，为智能化煤矿建设提供标准指引。(2) 基于微服务架构设计思想，开发应用统一技术架构的智能化煤矿综合管控平台，实现各业务系统的监测实时化、控制自动化、管理信息化、业务流转自动化、知识模型化、决策智能化的目标，实现煤矿
45、井下各系统的数据融合共享与统一协调管控。(3) 研究应用5G+F5G+WiFi6 的高效、高可靠性融合组网技术，研究5G 等新一代无线通信技术在煤矿井下不同应用场景的可行性及应用前景，开展井上下5G 应用场景研发与示范。研究煤炭板块云、数据中心建设技术，构建智能化煤矿知识图谱，为煤矿各系统的智能分析决策提供支撑。(4) 开展井上下瓦斯智能抽采技术与装备、精细探测及全息数字化三维地质模型构建技术、煤矿高精度地质模型构建技术、基于4D-GIS 的采掘工程数据自动处理与实时更新技术、GIS 与BIM 融合技术等，为煤矿智能化提供地质信息与工程信息支撑。,(5) 开展不同类型煤层赋存条件巷道快速掘进基
46、础理论与关键共性技术、装备的研发与应用，重点突破掘支平行作业关键技术瓶颈，实现快速掘进;开展基于5G 数据传输的智能化掘进机与全自动锚杆(索)钻车、基于UWB(Ultra WideBand，超宽带)技术的掘进机精确定位、智能截割、远程集中控制等技术的研究应用，探索适应不同煤层条件的智能掘进新模式。(6) 研发带式输送机智能变频调速技术、智能综合保护技术、井下人员与车辆精准定位技术、机车智能调度系统、基于5G 的无轨胶轮车无人驾驶技术与智能调度技术、基于5G 与物联网技术的机车遥控驾驶技术及机车无人驾驶配套技术与装备、智能仓储技术等，提高主辅运输系统智能化水平。(7) 研究主供电系统远程集控技术
47、、电能大数据分析与监控管理技术、矿井灾害风险智能分级管控与预警技术、煤自燃智能监测预警与主动分级防控技术、高精度冲击地压智能监测预警技术与装备、矿井大型机电设备全生命周期智能管理技术与系统等，提高矿井安全保障水平及智能化水平。,(8) 研发应用选煤厂重介密度、跳汰分选、浮选及加药、粗煤泥分选、浓缩系统及加药、沉降处理、装车配煤系统、干燥系统、压滤机集群等工艺过程的智能化控制技术与装备，研发选煤厂安全生产监控联动平台、基于大数据的智能选煤决策平台、商品煤智能检验与管控体系、选煤系统数字孪生技术与装备等，实现选煤厂无人值守作业。(9) 推广应用井上下机器人作业技术，研发井下锚、钻、喷浆类机器人，实
48、现钻锚作业的机器人化;研发探水钻孔、防突钻孔、防冲钻孔等钻探机器人，解决钻孔机器人的井下自主移动、导航定位、自动钻进等问题;研发巷道清理机器人、煤仓清理机器人、水仓清理机器人，大幅降低井下作业人员劳动强度。(10) 研发智能装备和机器人从设计到使用全生命周期管理系统，对设备全寿命过程的健康状况进行管理与预测，并根据设备健康特征对维修策略进行决策并给出合理维修建议，从而实现对煤矿全工位机电设备健康智能管理。,六、煤矿智能化开采新进展截至2020年底，全行业建成国家、省部和行业级研发机构170余个，其中国家科技部批准的国家重点实验室和国家工程技术研究中心23个，国家发改委批准的国家工程实验室和国家
49、工程研究中心19个、国家企业技术中心30个，应急管理部批准的安全科技支撑平台7个，国家能源局批准的国家工程技术研究院1个、国家能源研发中心（重点实验室）11个，中国煤炭工业协会认定的煤炭行业工程研究中心56个；共建立国家级协同创新中心1个、行业级协同创新中心2个、省级协同创新中心21个；建成国家技能大师工作室20个、行业技能大师工作室348个。初步形成以采掘（剥）运主要系统减人提效、生产辅助系统无人值守、生产经营全面管控为主要特征的智能矿山运行模式。构建了基于记忆截割的“有人巡视、无人操作”井工矿智能开采新模式，探索了基于透明地质的智能开采方法；初步验证了全断面岩巷掘进、智能快掘、掘锚一体、综
50、掘远控等智能掘进新模式；试验了露天矿无人驾驶、井工矿电机车无人驾驶等新技术；建立煤矿机器人分类体系，研发并初步应用20余种煤矿机器人；积极探索数字孪生、5G通信、工业互联网等新一代信息技术的融合应用。目前，我国智能化煤矿建设仍处于示范培育阶段，全国已建成一批智能化采掘工作面，形成薄、中厚、厚、特厚煤层的智能化开采应用示范体系。,六、煤矿智能化开采新进展智能化开采是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。经过20多年发展，我国智能化开采形成了薄煤层和中厚煤层智能化无人操作，大采高煤层人-机-环智能耦合高效综采，综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤，复杂条件智能化+机械化4种智能化开采模式。为了解决工
