问题——煤炭行业长期面临“高危、重体力、强波动”的共性挑战。一方面,井下作业环境复杂,受瓦斯、水害、冲击地压等多重风险叠加影响,安全生产压力较大;另一方面,随着资源开采向深部延伸,地质构造更复杂、灾害机理更难预测,传统依靠经验的作业方式难以兼顾效率与安全。同时,能源保供任务对稳定产能、降低成本、减少停产检修提出更高要求,行业迫切需要以技术升级破解“深、险、难、贵”的瓶颈。 原因——政策导向与技术积累共同推动智能化提速。进入“十四五”以来,煤矿智能化建设从试点示范转向规模化推进,矿山感知、5G通信、智能控制、远程运维等关键环节协同成熟,带动采掘、运输、通风、排水等系统的联动升级。,装备制造体系持续完善,核心产品加快实现国产化替代,使智能化建设从“能用”向“好用、耐用、易维护”转变。以井下运输为例,刮板输送机被称为采煤工作面的“钢铁动脉”,其稳定性直接影响生产节奏。河北张家口近期下线的智能高效刮板输送成套装备,由企业联合研发,首次在大采高场景应用10kV高压供电系统,通过提高供电电压、优化长距离供电方式,有效降低输电损耗并减少电缆使用量,在提升运行效率的同时压缩运维成本。研发团队介绍,该装备可实现5%到10%的节能效果,并面向6米以上大采高工作面需求,年输送能力达到1500万吨,为高强度连续化生产提供关键支撑。 影响——智能化正在重塑煤矿生产组织方式,并带来安全与效率的同步改善。行业数据显示,全国已建成煤矿智能化产能占比超过55%;煤矿智能化采掘工作面数量由2020年的494处增长至1930处。伴随采掘装备远程化、系统联动化、监测预警常态化,超过1.6万个固定岗位实现无人值守,一些重点煤矿的智能化综采工作面单班作业人员可减少6人以上,人员从“高风险区域”向“相对安全的控制端”转移。更重要的是,智能化把过去难以直观看到的井下状态变成可量化、可追溯的数据:从掘进迎头切割状态到后部配套系统运行情况,操作台与调度中心实现实时呈现,应急处置也从“靠经验判断”向“按流程一键联动”转变。 以深部矿井为例,山东菏泽一处重点煤矿储量丰富、承担区域能源保供任务,但煤层埋深多在千米左右,断层密集、冲击地压风险突出,开采难度大。现场作业中,作业人员通过自动化控制台远程操控前方掘进采煤机械,并实时观测运行状态,遇到异常可快速急停处置。长期从事井下机电维护的技术人员表示,过去切割作业可视性差,司机需要进入迎头凭经验作业,如今远程操控逐步常态化,作业组织更从容、风险暴露更少;维修班组的人力投入也明显下降,从过去多人紧张作业到现在更精干的团队即可完成维护任务。地面调度指挥中心通过上千个传感设备构建信息网络,实现毫秒级数据传输,开采全流程动态清晰呈现,井下仿佛装上“看得见、听得清”的感知系统,为风险识别、生产调度和设备运维提供支撑。 对策——推动智能化从“点上突破”走向“系统能力”。一是围绕深部开采风险,强化“监测—预警—处置”闭环能力,推动冲击地压、瓦斯、水害等灾害治理与智能系统深度耦合,提升预测预警的准确性与处置的及时性。二是以关键装备国产化为抓手,完善“研发—试验—应用—迭代”的工程化路径,聚焦高压供电、长距离运输、重载可靠性等难点持续攻关,提升全生命周期可靠性与维护便利性。三是加快标准与数据体系建设,推动不同厂家、不同系统间的数据互通和协议统一,避免“信息孤岛”影响联动效率。四是同步推进技能人才培养与岗位转型,强化调度、运维、数据分析等复合型能力,确保智能化系统“建得起、用得好、管得住”。 前景——随着资源开采向更深、更复杂地质条件推进,智能化将成为保障安全生产与稳定供给的关键路径。下一阶段,煤矿智能化建设有望从单机智能走向系统智能,从局部无人走向全流程少人,重点突破深部灾害机理识别、设备健康管理、远程协同运维等能力,并继续通过国产装备规模化应用降低改造成本。随着数据驱动的调度决策和预测性维护逐步成熟,煤炭生产的稳定性、连续性和本质安全水平有望持续提升,为能源体系平稳运行提供更坚实支撑。
煤矿智能化发展既是能源行业的必然选择,也是传统产业转型的重要体现。科技创新不仅突破了技术瓶颈,提高了效率,更改善了矿工工作环境。随着核心技术不断突破和装备国产化推进,煤炭工业将在保障能源安全的同时,实现更绿色、安全、高效的发展。