權威數據顯示,截至2025年底,我國已建成智能化煤礦1066處,智能化產能占比突破65%,煤礦智能化建設從示范試點邁向規?;瘧眯码A段。智能化礦井采煤掘進工作面單班減人比例超過20%,災害嚴重礦井事故率下降40%。另有資料顯示,全國煤礦已有超1.6萬個固定崗位實現無人值守,危險崗位機器人替代率從2022年的15%提升至2025年的35%。
然而,在看到煤炭行業通過現代智能技術加持實現提效升級的同時,我們還應該看到,全國還有占比超過2/3的礦井沒有進入智能化礦井之列,以相對落后的生產技術工藝,苦苦支撐著35%的煤炭產能。這至少說明兩大問題:一是我國煤礦要全面實現智能化還需要繼續努力,還有相當長的路程要走。二是我國煤炭產能還有相當大的潛力可挖,在那兩千多座未實現智能化的煤礦中,除掉那些資源量少、資源秉賦差、自然條件限制確實無法或者無須進行智能化改造的礦井之外,其它礦井通過智能化升級改造之后,不僅安全生產條件會得到更好的改善,其產能也必將得到極大提升。
為了更快、更大范圍地推進煤礦智能化工作,煤礦智能化應走向智能定制化。
從過去的情況看,2020年國家啟動“煤礦智能化建設三年行動”,初衷是解決“人海戰術”帶來的高風險。早期建設中,不少煤礦生搬硬套“標準方案”,結果在薄煤層礦區遭遇采煤機“卡殼”,在高瓦斯區域因傳感器精度不足導致預警失靈,通用型智能綜采系統在煤層傾角陡變的區域無法動態調整液壓支架支撐力。一系列問題暴露了智能化建設的“中初級”困境——設備可靠性不足、感知不精準、數據交互不暢、設計和現場不適配。解決這些問題的過程,已經讓我們在實踐中真切地感覺到,煤礦智能化必須走智能定制化之路。
從當前的現實情況看,我國幅員遼闊,各個煤礦地質條件、煤層賦存情況、開采難度、環境約束條件千差萬別,這些都是智能定制化的核心邏輯。因此,無論是在理念層面還是技術層面,都應充分體現和落實這一核心邏輯。
在理念層面,需要堅持兩個觀念:一是堅持創新。創新是智能定制化的基礎。每一個礦井的實際情況都不可能完全相同。對于智能開采的匹配條件而言,每一個礦都是“新的”,過去的、其他煤礦的成功經驗,只可借鑒,不可重復,更不可抄襲。要立足于每一個礦井的實際需要進行應用型創新,讓每一個場景應用都是跨越。二是堅持實事求是,因礦制宜。只有實事求是才能創新,在建設煤礦智能化過程中,應堅持各取所需,適用的才是最好的。要讓每一座煤礦,都能按自己獨有的“基因”實現智能化。為此,在具體操作上,要打破“設備供應商主導”的傳統模式,讓礦方成為煤礦智能定制化主導方。煤礦提要求,研發及設備制造方去實現。
從當前的技術層面看,至少需要通過三重技術突破,來促進和實現煤礦智能定制化的“精準適配”。
一要實現對現場生產條件的精確感知和精準預判。其中,首要的是加強地質基礎工作,加強現代地質技術在煤礦的應用,根據煤礦井下的特殊工作環境,推廣應用礦井“輕量化地質探測”設備,運用數字大模型技術和數字孿生技術,加快煤礦透明地質系統建設,適時快速高精度生成三維地質模型,將煤層厚度、斷層分布、地層變化等數據實時映射到智能設備上。通過“5G+AI”構建“全礦井數字孿生體”,從地質勘探到災害推演,每個環節都可進行模擬優化,使采煤、掘進、機電、運輸、通風、安全各系統得以實時調整跟進,及時適應現場新的變化,確保效率發揮和安全保障。
二要實現多傳感器及多源數據融合,實現感知與動作的快速響應。煤礦智能化系統涉及采煤、掘進、運輸、通風等多個環節,每個環節都會產生海量數據,但這些數據如果格式不統一、標準不一致,不能實現“多源數據融合”,必將導致系統難以實現“一盤棋”的協同決策。這樣的整合已經在實踐中得到很好的驗證。一些已建成的智能化煤礦,在智能工作面運用“多傳感器融合+邊緣計算”技術,讓采煤機集成瓦斯濃度、頂板壓力、煤質硬度等10余種傳感器,數據在設備端即時處理,無需回傳云端,響應速度從秒級提升至毫秒級。這些技術,都值得持續探索與優化推廣。
三要兼顧“通用性”和“針對性”,實現“軟件定義”的可視化和靈活配置,實現操作上的便捷化。給煤礦裝上“智能操作系統”,降低操作上的技術門檻,使煤礦智能化設備能像手機App一樣具有自由定制功能,讓非技術人員通過圖形化界面拖拽模塊,就能完成符合現場需要的設置方案及調整。
當前,煤礦智能化建設已從追求“有無”轉向追求“優劣”,從“通用化”向“精準定制化”轉型。實踐證明,智能化不是盲目追求“大而全”,而是聚焦“精而準”,國家能源局的規劃已清晰指向這一方向——到2035年,基本實現各類煤礦智能化。要實現這一目標,必須走好智能定制化之路。根據每個礦井的地質條件、開采環境“量體裁衣”,以適用、好用為主,兼顧開發成本和維護難度,在“通用能力”與“定制需求”間找到平衡點,最終以智能定制化,保障安全、提升效率,促進煤礦產業全面升級優化、筑牢保障國家能源安全“壓艙石”底線。(中國能源報)