我國能源稟賦呈現(xiàn)“富煤、貧油、少氣”的特點(diǎn)，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)難以根本改變[1]。過去10年，煤炭消費(fèi)量占一次能源消費(fèi)比重下降了12.5個(gè)百分點(diǎn)，但2021年煤炭消費(fèi)量仍占能源消費(fèi)總量的56%（見圖1）。煤炭作為我國主體能源，需要按照綠色低碳的發(fā)展方向，對(duì)標(biāo)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)任務(wù)，立足國情、控制總量、兜住底線，有序減量替代，推進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。煤礦智能化是實(shí)現(xiàn)煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐。近年來，我國煤礦智能化建設(shè)呈現(xiàn)加速推進(jìn)的態(tài)勢(shì)，但部分企業(yè)、部分煤礦智能化面臨推進(jìn)難、推進(jìn)慢等局面。因此，客觀分析煤礦智能化建設(shè)現(xiàn)狀，找出煤礦智能化建設(shè)中存在的問題,制定推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展的措施建議,對(duì)于實(shí)現(xiàn)煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。

一、大型煤炭企業(yè)煤礦智能化建設(shè)現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2021年底，大型煤炭企業(yè)采煤機(jī)械化程度提高至98.95%，比2012年提高約17個(gè)百分點(diǎn)，全國有近400處煤礦正在全面開展煤礦智能化建設(shè)，總投資規(guī)模已超過1000億元，其中首批71處智能化示范建設(shè)煤礦投資規(guī)模超150億元；全國已建成智能化采掘工作面813個(gè)，采煤面477個(gè)，掘進(jìn)面336個(gè)。其中首批71處智能化示范建設(shè)煤礦建成智能化采掘工作面156個(gè)，已有29種煤礦機(jī)器人在370余處礦井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。智能化采掘工作面正逐步實(shí)現(xiàn)“少人巡視、無人操作”的智能化常態(tài)開采，減人、增安、提效的效果日益顯現(xiàn)，大型煤企原煤生產(chǎn)人員效率由2012年的6.437噸/工提升至2021年8.786噸/工；全國煤礦平均百萬噸死亡率由2012年的0.374降至2021年的0.044[2-3]。

總體來看，國家能源集團(tuán)、中煤集團(tuán)、陜煤集團(tuán)、山東能源集團(tuán)等國有大型煤炭企業(yè)煤礦智能化建設(shè)走在了行業(yè)的前列，分別有9處、6處、7處、7處煤礦入選國家首批智能化示范煤礦，合計(jì)占國家首批智能化示范煤礦總數(shù)的41.4%。上述4家大型煤炭企業(yè)在煤礦智能化建設(shè)管理體系、資金投入、技術(shù)研發(fā)等不同的方面取得了一定的成效。

（一）國家能源集團(tuán)

國家能源集團(tuán)“十四五”期間計(jì)劃投資300多億元用于煤礦智能化建設(shè)，到2022年實(shí)現(xiàn)煤礦智能化技術(shù)及建設(shè)、采煤工作面、掘進(jìn)工作面、選煤廠、固定崗位五個(gè)100%智能化目標(biāo)，同時(shí)建成10個(gè)國家級(jí)智能化示范煤礦，5個(gè)露天煤礦實(shí)現(xiàn)無人駕駛；到2025年各煤礦全部實(shí)現(xiàn)智能化；2035年，建成三個(gè)智能礦區(qū)[4-7]。

國家能源集團(tuán)與中國煤科聯(lián)合成立煤礦智能化協(xié)同創(chuàng)新中心，建設(shè)9個(gè)國家智能化示范煤礦，配套建設(shè)了10個(gè)生產(chǎn)類、4個(gè)安全類集團(tuán)智能化示范煤礦。截至2022年一季度，已建成智能采煤工作面67處，智能掘進(jìn)工作面46處，智能選煤廠18處；468個(gè)固定崗位實(shí)現(xiàn)無人值守，累計(jì)減人860人；煤礦智能化技術(shù)及建設(shè)覆蓋率達(dá)87%。

（二）中煤集團(tuán)

中煤集團(tuán)制定了《加快煤礦智能化建設(shè)指導(dǎo)意見》和《煤礦智能化發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》；發(fā)布9項(xiàng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，牽頭編制全國首個(gè)《智能化露天煤礦建設(shè)規(guī)范》和4項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。成立中煤裝備研究院、中煤地下工程智能研究院等智能化專業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)，設(shè)立中煤集團(tuán)重大科技專項(xiàng)，實(shí)施透明地質(zhì)、災(zāi)害智能預(yù)警等煤礦智能化關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)[8]。

截至目前，中煤集團(tuán)已建成6處國家首批智能化示范煤礦，納林河二號(hào)井等6處煤礦已通過省級(jí)智能化煤礦驗(yàn)收，建成了9個(gè)智能化選煤廠，煤礦智能化技術(shù)及建設(shè)覆蓋率達(dá)到78%，智能化開采產(chǎn)量超過60%。42處煤礦初步建成智能一體化管控平臺(tái)、煤礦數(shù)據(jù)中心，11處煤礦開展“5G+”智能化煤礦建設(shè)，25處煤礦應(yīng)用56臺(tái)（套）智能機(jī)器人。通過機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人、智能化無人，累計(jì)減少井下作業(yè)人員2314人，303處固定崗位實(shí)現(xiàn)無人值守和遠(yuǎn)程監(jiān)控。

（三）陜煤集團(tuán)

陜煤集團(tuán)建立了每年投入20億元以上+ 1億元科技引導(dǎo)資金+100億元轉(zhuǎn)型基金的資金保障機(jī)制，計(jì)劃到2022年底，所有煤礦全部實(shí)現(xiàn)智能化開采，井下危險(xiǎn)繁重崗位基本實(shí)現(xiàn)機(jī)器人作業(yè)。

陜煤集團(tuán)累計(jì)建成智能化采煤工作面超過50個(gè)，建成4大類快速掘進(jìn)系統(tǒng)30套，13類792個(gè)生產(chǎn)輔助系統(tǒng)全面實(shí)現(xiàn)智能集控，累計(jì)完成5大類102個(gè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)踐；建成全國首家NOSA 四星煤礦，有效促進(jìn)了礦井安全生產(chǎn)[9-10]。

（四）山東能源集團(tuán)

山東能源集團(tuán)規(guī)劃“十四五”期間智能化項(xiàng)目近1700項(xiàng)，計(jì)劃投入150余億元用于煤礦智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)所有礦井智能化建設(shè)全覆蓋。

山東能源集團(tuán)設(shè)立了智能開采研究中心，建成133個(gè)智能化采掘工作面；單班下井100人以下礦井3處，100-200人17處，200-300人19處；13處礦井取消夜班生產(chǎn)[11-12]。

二、煤礦智能化建設(shè)存在的主要問題

（一）缺乏全面統(tǒng)籌和頂層設(shè)計(jì)

目前，我國煤礦智能化建設(shè)仍然處于初步發(fā)展階段，多數(shù)煤礦的智能化建設(shè)工作僅僅是局部的、不全面的。由于缺乏高視角的全面統(tǒng)籌和頂層設(shè)計(jì)，煤礦智能化設(shè)計(jì)、建設(shè)、驗(yàn)收、設(shè)備采購等缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和要求，基層企業(yè)對(duì)煤礦智能化建設(shè)的理解千差萬別，造成各企業(yè)煤礦智能化建設(shè)路徑不一致，設(shè)備和系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)、相互不兼容，各系統(tǒng)數(shù)據(jù)沒有深度融合，形成“數(shù)據(jù)壁壘”和“信息煙囪”，不能達(dá)到應(yīng)有效果。

（二）煤礦智能化發(fā)展不平衡

主要體現(xiàn)在“六個(gè)不平衡”上：一是不同企業(yè)間開展煤礦智能化建設(shè)重視程度和積極性不平衡。總體來講，相比于民營和基礎(chǔ)較差的企業(yè)，大型國有煤炭企業(yè)對(duì)開展煤礦智能化建設(shè)的認(rèn)同度較高，企業(yè)負(fù)責(zé)人對(duì)煤礦智能化建設(shè)工作較為重視，推進(jìn)煤礦智能化較為積極。二是不同地區(qū)煤礦智能化建設(shè)水平不平衡。我國鄂爾多斯盆地煤礦井型大，地質(zhì)條件優(yōu)越，礦井投產(chǎn)時(shí)間短，企業(yè)經(jīng)營效益好，技術(shù)裝備先進(jìn)，煤礦智能化建設(shè)水平相對(duì)較高；而云南、四川等西南地區(qū)煤礦井型小，井下機(jī)電裝備水平尚處于自動(dòng)化升級(jí)階段，煤礦智能化發(fā)展相對(duì)滯后。三是煤礦各生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化程度不平衡。井下部分輔助工種仍未實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，掘進(jìn)等系統(tǒng)尚未完全實(shí)現(xiàn)全流程自動(dòng)化，部分煤礦在采煤、主運(yùn)輸、排水、供電等系統(tǒng)智能化方面做了有益的探索，在部分系統(tǒng)、局部環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了智能控制。四是智能化技術(shù)需求與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀不平衡。為實(shí)現(xiàn)“減人、增安、提效”，基層企業(yè)迫切需要在礦用機(jī)器人、煤巖識(shí)別、井下無軌膠輪車無人駕駛等“卡脖子”技術(shù)方面取得實(shí)質(zhì)性突破，但目前這些技術(shù)的突破難度較大，無法滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用；五是軟件和硬件的投入不平衡。大型煤炭企業(yè)在煤礦智能化建設(shè)過程中存在“重硬件、輕軟件”的現(xiàn)象，軟件維護(hù)和迭代更新不及時(shí)，影響使用效果；六是煤礦智能化投入與產(chǎn)出比不平衡。部分煤礦智能化建設(shè)投入較大，雖然在減人、增安、提效方面取得了一定效果，但總體上看，煤礦智能化建設(shè)尚處于初級(jí)階段，減少井下作業(yè)人數(shù)不多，部分系統(tǒng)生產(chǎn)作業(yè)效率不升反降。

（三）關(guān)鍵核心技術(shù)裝備有待突破

支撐智能化開采的透明地質(zhì)、礦山巖體力學(xué)與巖層控制、致災(zāi)機(jī)理與災(zāi)害防治等基礎(chǔ)理論體系尚未形成；受制于煤矸識(shí)別技術(shù)不夠成熟，綜采工作面采煤機(jī)自適應(yīng)截割和綜放工作面智能化放頂煤技術(shù)一直未能有效突破；綜采工作面設(shè)備機(jī)群在復(fù)雜地質(zhì)條件下的智能協(xié)同控制效果差，智能化開采技術(shù)和裝備對(duì)煤層條件的適應(yīng)性有待提升；煤機(jī)裝備及其配套的各類傳感器、攝像頭等傳感器的可靠性和靈敏度與智能化開采還有差距，智能感知信息的有效利用率較低，工作面集控中心智能決策能力有待提升。

（四）煤礦智能化管理與人才儲(chǔ)備不足

煤礦智能化急需具備采礦、機(jī)電、計(jì)算機(jī)等專業(yè)知識(shí)的復(fù)合型高技能人才，而煤炭企業(yè)能夠滿足煤礦智能化建設(shè)需要的專業(yè)技術(shù)人才或一專多能的復(fù)合型人才匱乏，從業(yè)人員素質(zhì)整體不高和結(jié)構(gòu)性失衡交織，一線職工招工難與高層次人才引進(jìn)難并存。同時(shí)，由于生產(chǎn)裝備智能化在一定程度上增加了檢修工作量，因此對(duì)檢修人員的數(shù)量、素質(zhì)提出更高的要求。根據(jù)目前人才引進(jìn)形勢(shì)預(yù)測(cè)，今后煤炭行業(yè)的人才瓶頸將進(jìn)一步放大。

（五）煤礦智能化建設(shè)投入保障不夠

煤礦智能化建設(shè)投入資金較大，從短期看，主要表現(xiàn)為安全效益，同時(shí)，通過智能化建設(shè)可以大幅降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了職工的幸福感、獲得感和安全感，但從經(jīng)濟(jì)效益來看，智能化建設(shè)對(duì)提高生產(chǎn)效率、增加企業(yè)效益的效果不夠顯著，這也導(dǎo)致部分煤炭企業(yè)對(duì)煤礦智能化建設(shè)的持續(xù)投入不足，開展煤礦智能化建設(shè)往往只是為了滿足地方政府和上級(jí)企業(yè)煤礦智能化建設(shè)要求，存在“為智能化而智能化”的問題。

三、推進(jìn)大型煤炭企業(yè)智能化高質(zhì)量發(fā)展的對(duì)策

科技的發(fā)展為煤礦智能化建設(shè)提供了技術(shù)支持，安全生產(chǎn)倒逼煤炭企業(yè)開展智能化建設(shè)降低安全風(fēng)險(xiǎn)。人工成本上升疊加招工難，促使煤炭企業(yè)推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)，以持續(xù)優(yōu)化勞動(dòng)組織實(shí)現(xiàn)精干高效。結(jié)合國家發(fā)改委等八部委《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》（發(fā)改能源〔2020〕283號(hào)）文件要求，從煤礦生產(chǎn)總體發(fā)展趨勢(shì)來看，煤礦智能化建設(shè)是今后大型煤炭企業(yè)需要推進(jìn)的重點(diǎn)工作之一。為推動(dòng)大型煤炭企業(yè)智能化高質(zhì)量發(fā)展，提出如下對(duì)策建議：

（一）強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)

1.強(qiáng)化規(guī)劃引領(lǐng)

大型煤炭企業(yè)要組織編制煤礦智能化建設(shè)中長期規(guī)劃和年度計(jì)劃，明確所屬二級(jí)企業(yè)及煤礦智能化建設(shè)目標(biāo)和路徑。

2.強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)

堅(jiān)持以標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)為抓手，明確煤礦智能化建設(shè)技術(shù)路徑，加快煤礦智能化系列標(biāo)準(zhǔn)研制，包括智能化專業(yè)術(shù)語、勘探程度、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)規(guī)范、通信協(xié)議、井下作業(yè)機(jī)器人等相關(guān)技術(shù)規(guī)范、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)檢驗(yàn)規(guī)范的制、修訂，持續(xù)完善煤礦智能化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3.強(qiáng)化管理保障

建立健全大型煤炭企業(yè)總部、二級(jí)企業(yè)、煤礦三級(jí)煤礦智能化管理體系，明確專門管理部門和人員，專職推進(jìn)煤礦智能化工作。圍繞“智能、少人、高效”目標(biāo)，打破傳統(tǒng)煤礦管理模式和體制機(jī)制，建立與智能化開采相配套的管理制度、工作流程、考核辦法、勞動(dòng)組織模式等管理體系，探索建立與煤礦智能化相適應(yīng)的管理理念和生產(chǎn)管理模式，驅(qū)動(dòng)大型煤炭企業(yè)組織架構(gòu)和管理制度變革。

（二）分類分級(jí)推進(jìn)

按照“示范引領(lǐng)、差異推進(jìn)”思路，鼓勵(lì)先行先試，針對(duì)不同地質(zhì)條件礦井，采取“一企一策、一礦一策”，研究制定各礦井的整體智能化建設(shè)實(shí)施方案。加快推進(jìn)智能化示范煤礦建設(shè)，加強(qiáng)與高校、科研院所、裝備廠商、高科技企業(yè)深度合作，加快礦山智能化新技術(shù)和新裝備的示范應(yīng)用與迭代升級(jí)。選擇若干處擬建煤礦，從勘探設(shè)計(jì)開始，采用顛覆性思維和現(xiàn)代管理理念，打破傳統(tǒng)煤礦設(shè)計(jì)、建設(shè)、生產(chǎn)和管理模式，打破理念、規(guī)程等條條框框的約束，打破關(guān)鍵核心技術(shù)瓶頸，新建1處智能化少人試驗(yàn)煤礦，形成一批可復(fù)制推廣的智能化建設(shè)模式、技術(shù)裝備和人員組織優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，在類似條件煤礦推廣應(yīng)用。組織開展標(biāo)桿企業(yè)、示范應(yīng)用、典型場(chǎng)景等遴選，通過舉辦現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)等手段，加大宣傳力度，發(fā)揮引領(lǐng)作用，引導(dǎo)煤礦智能化技術(shù)由先進(jìn)礦山向落后礦山輻射，形成比學(xué)趕超的良好發(fā)展氛圍。

（三）加大科技創(chuàng)新

大型煤炭企業(yè)要和高校、科研院所、裝備制造企業(yè)組建科研創(chuàng)新聯(lián)合體，推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)與煤礦生產(chǎn)技術(shù)的深度融合，加快突破透明地質(zhì)、數(shù)字孿生、煤巖識(shí)別、掘支錨運(yùn)自主作業(yè)、盾構(gòu)掘進(jìn)、智能穿爆、井下作業(yè)機(jī)器人、智能化長距離皮帶運(yùn)輸、高精度導(dǎo)航定位、裝備群協(xié)同控制、災(zāi)害大數(shù)據(jù)分析與預(yù)警等煤礦智能化關(guān)鍵核心理論和技術(shù)瓶頸，加大國產(chǎn)零部件、國產(chǎn)芯片、國產(chǎn)操作系統(tǒng)及工業(yè)軟件在煤礦智能裝備研發(fā)中的推廣應(yīng)用力度，提升煤礦智能化建設(shè)自主可控能力，加快科研成果轉(zhuǎn)化，擴(kuò)展產(chǎn)學(xué)研用合作的深度和廣度。

（四）強(qiáng)化隊(duì)伍建設(shè)

加大與科研院所聯(lián)合培養(yǎng)本科生、研究生的力度，培育一批理論基礎(chǔ)扎實(shí)，實(shí)踐能力強(qiáng)，具有創(chuàng)新精神的煤礦智能化人才。對(duì)于煤礦智能化建設(shè)關(guān)鍵崗位人才，有計(jì)劃引進(jìn)或重點(diǎn)培養(yǎng)，持續(xù)提升職工專業(yè)技能，努力培養(yǎng)一批智能化技術(shù)專家，形成專業(yè)技術(shù)帶頭人效應(yīng)，用“人員素質(zhì)”換取“人員數(shù)量”。大型煤炭企業(yè)要根據(jù)智能化建設(shè)程度的不同，區(qū)別勞動(dòng)密集型與高度智能化條件下的用工薪酬激勵(lì)政策，實(shí)現(xiàn)智能化建設(shè)與優(yōu)化勞動(dòng)組織的雙促進(jìn)。特別是可以利用大型煤炭企業(yè)裝備板塊資源，與國內(nèi)先進(jìn)通信廠商、設(shè)備廠商合作，豐富大型煤炭企業(yè)在煤礦智能化建設(shè)上的技術(shù)儲(chǔ)備，在研究探索過程中完成技術(shù)人才儲(chǔ)備。建立健全煤礦智能化專業(yè)人才培育與考核評(píng)價(jià)機(jī)制，構(gòu)建線上線下相結(jié)合的煤礦智能化培訓(xùn)及考核體系，探索設(shè)立智能裝備工程師、智能裝備運(yùn)維技師等專業(yè)型、技能型人才晉升通道，建立高水平礦山智能化運(yùn)維隊(duì)伍。

（五）構(gòu)建智能化生態(tài)系統(tǒng)

系統(tǒng)推進(jìn)大型煤炭企業(yè)智能化建設(shè)，制定強(qiáng)制性與鼓勵(lì)性政策，解決煤礦智能化發(fā)展面臨的區(qū)域和企業(yè)發(fā)展不平衡的問題。統(tǒng)籌規(guī)劃礦山智能化技術(shù)研發(fā)與裝備制造產(chǎn)業(yè)布局，創(chuàng)建煤礦智能化裝備產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)和生態(tài)圈。依托產(chǎn)業(yè)集群，積極發(fā)展服務(wù)型制造新模式新業(yè)態(tài)，培育一批礦山智能化服務(wù)提供商，促進(jìn)裝備租賃運(yùn)維、數(shù)據(jù)資產(chǎn)交易、人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)服務(wù)等礦山智能化服務(wù)新模式的良性發(fā)展。以煤礦智能化技術(shù)為支撐，統(tǒng)籌推進(jìn)礦區(qū)綠色發(fā)展，推動(dòng)資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，努力構(gòu)建綠色環(huán)保、低碳高效的現(xiàn)代礦業(yè)體系。

四、結(jié)論

隨著近年來自動(dòng)化、信息化技術(shù)迅猛發(fā)展，煤礦開采向智能化開采階段邁進(jìn)是大勢(shì)所趨。煤礦智能化是煤礦綜合機(jī)械化、自動(dòng)化的升級(jí)和發(fā)展，是煤炭生產(chǎn)方式和生產(chǎn)力革命的新階段，將成為煤炭開采第四次重大技術(shù)變革。煤礦智能化建設(shè)將有力支撐大型煤炭企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。近年來，國家能源集團(tuán)、中煤集團(tuán)、陜煤集團(tuán)、山東能源集團(tuán)等國內(nèi)大型煤炭企業(yè)在煤礦智能化建設(shè)方面取得了一定成效，但仍然存在缺乏全面統(tǒng)籌和頂層設(shè)計(jì)、煤礦智能化發(fā)展不平衡、關(guān)鍵核心技術(shù)裝備有待突破、管理與人才儲(chǔ)備不足、建設(shè)投入保障不夠等問題。下一步，大型煤炭企業(yè)應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)、分類分級(jí)推進(jìn)、加大科技創(chuàng)新、強(qiáng)化隊(duì)伍建設(shè)、構(gòu)建智能化生態(tài)系統(tǒng)，推動(dòng)煤礦智能化實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，支撐煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。