《煤炭工業(yè)發(fā)展“十五五”規(guī)劃》提出，到2030年，智能化煤礦產(chǎn)能比例提升至75%。圍繞這一目標(biāo)，應(yīng)統(tǒng)籌優(yōu)化煤炭開發(fā)空間布局，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，加強(qiáng)產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系建設(shè)，推動(dòng)煤礦智能化迭代升級(jí)，加快綠色低碳轉(zhuǎn)型和清潔高效利用，增強(qiáng)科技創(chuàng)新能力，強(qiáng)化煤炭安全生產(chǎn)智能管理，提升行業(yè)治理現(xiàn)代化水平。

煤炭產(chǎn)業(yè)是我國能源強(qiáng)國建設(shè)的重要基礎(chǔ)。“十五五”時(shí)期，煤炭產(chǎn)業(yè)既要筑牢能源安全根基，也要加快轉(zhuǎn)型升級(jí)。全面推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)迭代升級(jí)，是實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效的根本舉措。

“十四五”時(shí)期煤礦智能化建設(shè)進(jìn)展

“十四五”時(shí)期，煤礦智能化建設(shè)與技術(shù)創(chuàng)新相互推進(jìn)，高可靠融合通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能化綜合管控平臺(tái)加快推廣，供配電、主煤流運(yùn)輸、供排水等系統(tǒng)逐步實(shí)現(xiàn)無人值守，智能采掘、輔助運(yùn)輸、煤礦機(jī)器人、露天礦卡無人駕駛等取得積極進(jìn)展。煤礦智能化技術(shù)裝備國產(chǎn)化、成套化水平明顯提升，初步形成了適用于不同煤層賦存條件的智能化煤礦建設(shè)模式，減人、增安、提效成果顯著。

建立煤炭無人化開采數(shù)智技術(shù)基礎(chǔ)體系，形成深地時(shí)空智能學(xué)科學(xué)體系。構(gòu)建井下跨系統(tǒng)全時(shí)空感知體系和多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理方法，開展井下5G射頻引燃安全閾值實(shí)驗(yàn)，支撐防爆大功率井下5G基站研發(fā)，提升場(chǎng)景覆蓋和邊緣速率;在統(tǒng)一時(shí)空基準(zhǔn)構(gòu)建、多源信息感知數(shù)據(jù)配準(zhǔn)交叉驗(yàn)證、采掘工程智能調(diào)控與閉環(huán)反饋等方面取得重要成果，推動(dòng)深地開采從靜態(tài)離散向全域協(xié)同的時(shí)空智能升級(jí);構(gòu)建AI(人工智能)“云—邊—端”一體化協(xié)同網(wǎng)絡(luò)、地面+井下高可靠無線通信、地面+井下精確定位、井下車聯(lián)網(wǎng)及自動(dòng)駕駛、智能人機(jī)安全作業(yè)、智能單兵作業(yè)與運(yùn)維裝備、掘進(jìn)工作面設(shè)備位姿測(cè)量控制等場(chǎng)景應(yīng)用，取得良好效果。

研發(fā)煤炭無人化開采關(guān)鍵技術(shù)與裝備。研發(fā)煤礦無人化高效開采成套裝備，提出基于“工藝—工序—參量”的分層主從調(diào)度和復(fù)雜條件工作面多系統(tǒng)耦合控制方法，構(gòu)建復(fù)雜沉積條件下“地質(zhì)—水文—開采”耦合模型與動(dòng)態(tài)更新方法，研發(fā)三維立體高精度測(cè)繪裝備，形成復(fù)雜場(chǎng)景三維空間重構(gòu)方法和地質(zhì)工程數(shù)據(jù)融合的資源底圖;建設(shè)地面一體化決策控制平臺(tái)，推動(dòng)生產(chǎn)決策由井下就地操控向井上調(diào)度決策轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)采煤期間“面內(nèi)無人作業(yè)”，效率提高15%以上。

薄煤層無人化和超長、超大采高工作面智能化開采創(chuàng)新紀(jì)錄。陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號(hào)煤礦、國家能源集團(tuán)神東煤炭分公司榆家梁煤礦等實(shí)現(xiàn)薄煤層無人化常態(tài)運(yùn)行;陜西小保當(dāng)?shù)V業(yè)有限公司、山東能源集團(tuán)兗礦鄂爾多斯市轉(zhuǎn)龍灣煤炭有限公司等實(shí)現(xiàn)400米至450米超長工作面智能開采，創(chuàng)效率新紀(jì)錄;陜西未來能源化工有限公司金雞灘煤礦、陜西陜煤曹家灘礦業(yè)有限公司8米至10米超大采高智能化綜采突破采高極限，持續(xù)提升復(fù)雜條件下智能開采能力。

露天煤礦大型化、智能化取得重要進(jìn)展，露天開采產(chǎn)量占比達(dá)到25%。電動(dòng)礦卡和激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、北斗定位等多源感知技術(shù)應(yīng)用，突破高精定位、決策指揮和智能控制等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航、主動(dòng)避障、自動(dòng)卸載等無人化作業(yè)功能;數(shù)千臺(tái)純電動(dòng)無人駕駛礦卡高效運(yùn)行;研發(fā)智能穿爆關(guān)鍵技術(shù)與裝備、露天礦鉆機(jī)無人值守系統(tǒng)與直徑250毫米無人值守鉆機(jī)，攻克平盤安全檢測(cè)、高精度定位、鉆孔阻力與深度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)全流程無人化自主精準(zhǔn)作業(yè)。

深部煤炭采選充一體化智能技術(shù)推廣應(yīng)用。研發(fā)井下分選、全采全充、連采連充及靶向注充和雙能X射線煤矸成像高精度智能識(shí)別分離等技術(shù)裝備，構(gòu)建采選充一體化技術(shù)智能裝備體系，形成采選充綠色智能開采方法;形成“煤炭開采—井下分選—矸石充填”綠色高效模式。

推進(jìn)煤礦機(jī)器人集群研發(fā)與應(yīng)用。七大類56種煤礦機(jī)器人持續(xù)研發(fā)應(yīng)用，以巡檢機(jī)器人為代表的安控類機(jī)器人已進(jìn)入綜采工作面、主煤流、固定場(chǎng)所、巷道等場(chǎng)景，各類輔助作業(yè)機(jī)器人加快替代危險(xiǎn)、高強(qiáng)度體力勞動(dòng)。

發(fā)展多災(zāi)種信息融合智能超前預(yù)測(cè)預(yù)警。圍繞瓦斯、頂板(沖擊地壓)、水、火、粉塵五大災(zāi)害開展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與區(qū)域融合分析，并與雙重預(yù)防機(jī)制協(xié)同，提升煤礦安全態(tài)勢(shì)動(dòng)態(tài)評(píng)估、預(yù)測(cè)和預(yù)警能力。

煤礦智能化的高質(zhì)量發(fā)展路徑

實(shí)現(xiàn)煤礦產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，就要持續(xù)推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)，應(yīng)圍繞思想認(rèn)識(shí)、分類評(píng)價(jià)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)、智能采掘、安全管控、產(chǎn)業(yè)協(xié)同、機(jī)器人應(yīng)用、運(yùn)維管理和人才培養(yǎng)等方面持續(xù)發(fā)力。

走出認(rèn)識(shí)誤區(qū)和宣傳“炫區(qū)”。充分認(rèn)識(shí)煤礦智能化發(fā)展的必然性和艱巨性，避免重宣傳、輕實(shí)效，激發(fā)企業(yè)內(nèi)生動(dòng)力，把煤礦智能化建設(shè)作為“一把手工程”，錨定方向、求真務(wù)實(shí)、提質(zhì)升級(jí)。

明確分級(jí)發(fā)展目標(biāo)。針對(duì)煤礦建設(shè)基礎(chǔ)和生產(chǎn)技術(shù)條件差異，分類開展智能化建設(shè)，堅(jiān)持“一礦一策”、因礦施策，科學(xué)制定升級(jí)改造方案和投資效益、建設(shè)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

加快標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范專業(yè)術(shù)語、體系架構(gòu)、評(píng)價(jià)驗(yàn)收和數(shù)據(jù)等關(guān)鍵共性標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)信息縱向貫通、橫向共享，為數(shù)據(jù)共享、系統(tǒng)集成、信息聯(lián)動(dòng)和大數(shù)據(jù)分析奠定基礎(chǔ)。

加快智能高效掘進(jìn)技術(shù)攻關(guān)，解決采掘失衡問題。圍繞復(fù)雜地質(zhì)破巖、隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)快速安裝轉(zhuǎn)場(chǎng)、小半徑連續(xù)轉(zhuǎn)彎、拱形巷道一次成巷、隨掘充填等開展研究，研發(fā)全系列全斷面巖巷掘進(jìn)裝備，提高掘進(jìn)效率、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

研發(fā)推廣6S(安全、可靠、可持續(xù)、柔性、智能服務(wù)、智慧決策)高階智能開采技術(shù)裝備。加強(qiáng)6S高階智能開采技術(shù)裝備和先進(jìn)工藝、關(guān)鍵材料等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，重點(diǎn)突破精準(zhǔn)地質(zhì)探測(cè)、精確定位、數(shù)據(jù)連續(xù)傳輸、復(fù)雜條件智能綜采適應(yīng)性和無人化開采等技術(shù)，提高智能系統(tǒng)常態(tài)化運(yùn)行水平;探索行業(yè)可信大模型，推動(dòng)時(shí)序數(shù)據(jù)解讀與端到端閉環(huán)控制。

研發(fā)推廣新一代智能安控系統(tǒng)。完善煤礦多源智能感知體系，融合氣體、溫度、應(yīng)力、微震、圖像、聲音等多維信息，提高對(duì)環(huán)境、設(shè)備和人員狀態(tài)的綜合感知能力;加強(qiáng)災(zāi)害大數(shù)據(jù)分析和演化規(guī)律研究，利用人工智能挖掘?yàn)?zāi)害發(fā)生前的關(guān)聯(lián)特征和趨勢(shì)變化，推動(dòng)從參數(shù)超限報(bào)警向風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)變，從單災(zāi)種監(jiān)測(cè)向多災(zāi)種耦合研判轉(zhuǎn)變;打通風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與生產(chǎn)控制之間的鏈路，形成“感知—分析—決策—控制”閉環(huán);系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)后，應(yīng)能夠根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)、通風(fēng)、供電和人員管控系統(tǒng)，及時(shí)采取減產(chǎn)、停機(jī)、斷電或撤人等措施;構(gòu)建“云—邊—端”協(xié)同智能安控體系和綜合監(jiān)測(cè)災(zāi)害防治平臺(tái)，強(qiáng)化多種災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)復(fù)合監(jiān)測(cè)預(yù)警、智能分析模擬、應(yīng)急救援輔助指揮、事故分析和災(zāi)變條件下避災(zāi)路線智能規(guī)劃。

推進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈智能化建設(shè)。突破采掘機(jī)運(yùn)通各場(chǎng)景智能感知、自主決策、智能控制裝備可靠性關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)多模態(tài)大模型在勘探設(shè)計(jì)、建設(shè)生產(chǎn)、運(yùn)營維護(hù)、安全管理等場(chǎng)景應(yīng)用，攻關(guān)數(shù)字孿生礦山、具身智能機(jī)器人以及深部、薄煤層復(fù)雜條件智能開采關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

強(qiáng)化煤礦機(jī)器人高效協(xié)同，推動(dòng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)無縫聯(lián)動(dòng)。以機(jī)器人替代人工高危作業(yè)，突破復(fù)雜環(huán)境定位導(dǎo)航和多機(jī)器人協(xié)同調(diào)度技術(shù)，推動(dòng)采掘、運(yùn)輸、支護(hù)等機(jī)器人協(xié)同作業(yè)，提升生產(chǎn)連續(xù)性、安全性和效率。

推進(jìn)露天礦連續(xù)、半連續(xù)智能開采。研發(fā)輪斗挖掘機(jī)、自移式破碎機(jī)等裝備，推進(jìn)礦卡無人駕駛和運(yùn)輸無人化，強(qiáng)化智能控制、遠(yuǎn)程操控、故障診斷與健康管理，實(shí)現(xiàn)工藝系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行。

建立智能運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)和管理體系。制定智能化煤礦運(yùn)維管理標(biāo)準(zhǔn)，形成以流程為導(dǎo)向、服務(wù)為核心、技術(shù)為支點(diǎn)的運(yùn)維管理思路，建設(shè)智能化服務(wù)平臺(tái)、規(guī)范化流程制度、專業(yè)化運(yùn)維隊(duì)伍、精細(xì)化物資管理和運(yùn)維知識(shí)庫，形成安全高效運(yùn)維體系。

深化教育科技人才一體化，培養(yǎng)煤礦智能化復(fù)合型人才。針對(duì)行業(yè)人才短板，培育多層次、高技能、復(fù)合型、實(shí)戰(zhàn)型人才，提高智能化復(fù)雜系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行和管控能力。

(作者：中國工程院院士、中國煤炭科工集團(tuán)首席科學(xué)家、煤炭無人化開采數(shù)智技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任 王國法)