煤矿智能化建设已成为行业内一项具有高度共识、颇具市场活力、企业积极拥护的创新型工作。刚刚过去的2021年，煤炭企事业单位智能化建设不断“提速、加码”。目前，煤矿智能化建设取得了哪些重大进展，仍有哪些难题待解，下一步如何突破?本报记者近期进行了采访、梳理。
全面推进，重点煤企智能化建设成效显著
据国家能源局日前举办的新闻发布会消息，初步统计，全国有近400处煤矿正在开展智能化建设，总投资规模超过1000亿元，已完成投资约470亿元，建成智能化采掘工作面687个。“少人巡视，无人操作”智能采煤工作面迈向常态化应用，减人增安提效的效果日益显现，智能化煤矿在去冬今春煤炭安全增产增供中发挥了重要作用。
在生产煤矿总计4000多处的情况下，正在推进智能化建设的煤矿有近400处，占到了约十分之一。而在这近400处煤矿中，大型企业、大型煤矿的智能化建设起到了良好的示范作用。
国家能源集团煤炭与运输产业管理部副主任尤文顺介绍，国家能源集团已掌握5类智能采煤、5类智能掘进、3类卡车无人驾驶、5类机器人等关键核心技术，应用机器人200余台(套)，替代800余名操作人员;已建成智能化采煤工作面41处，智能掘进工作面25处、智能选煤厂41处。
中煤能源集团建成220余个智能化辅助生产系统，自主研发的智能井筒巡检机器人、智能喷浆机器人等在王家岭煤矿等8处煤矿应用。
晋能控股集团已建成43个井下无人值守变电所、10个无人值守水泵房，20部带式输送机实现了集中控制，5处煤矿应用了智能巡检或捡矸机器人。
山东能源集团投入63亿元实施智能化建设，建成133个智能化采掘工作面、24个5G+智能矿山应用场景，9处首批国家级智能化示范矿井具备验收条件。金鸡滩煤矿建成国内一流的智能化综放工作面，日产煤炭5万吨以上，而单班人数只有80人左右，采煤工作面只有5人。
陕煤集团所属煤矿13类792个生产辅助系统全面实现智能集控，自动化控制率达到100%，累计完成巡检机器人、选矸机器人、管路拆卸安装和气体移动监测机器人等不同类型机器人的应用实践。
露天煤矿是我国煤炭生产体系的重要组成部分。在井工煤矿加快智能化建设的同时，2021年露天煤矿的智能化建设也明显提速。
目前，我国露天煤矿总计约450余处，总产能近10万吨/年。据了解，我国约有95%的露天煤矿采用单斗—卡车工艺。在露天煤矿的生产成本中，卡车运输环节约占60%;卡车运输环节占劳动定员的45%左右，占用了大量的人力。从安全的角度来看，我国露天煤矿的卡车运输环节事故起数占总事故起数的60%以上。因此，目前露天煤矿智能化建设一般围绕矿用卡车开展，比如矿用卡车无人驾驶等。
中煤集团将“东露天矿智能化建设关键技术与工程示范”列为重大科技专项进行重点攻关。2021年以来，中煤集团加大力度推进矿用卡车无人驾驶编组研究。2021年11月，中煤集团在平朔东露天煤矿采用国内领先的智能感知系统、深度融合激光雷达、毫米波雷达、北斗定位等多种感知技术，对复杂环境机群设备的三维高精定位、系统仿真及测试、矿山决策指挥系统、作业设备感知以及智能控制技术进行深入研究，实现了车铲对位、自主导航、自主卸载、主动避障、复杂路况无人驾驶以及指定区域精准卸载等。
其他企业也在积极探索矿用卡车无人驾驶。国家能源集团准能公司黑岱沟露天煤矿实现多台无人驾驶矿用卡车与电铲多工作面同时编组运行作业。宝日席勒露天煤矿完成极寒型复杂气候环境露天煤矿无人驾驶卡车编组安全示范工程评审和科技成果鉴定。国家电投集团白音华露天煤矿完成2个编组、12台无人驾驶宽体自卸车联合试运转。华能集团伊敏煤电公司实现无安全员情况下的有人驾驶车辆与无人驾驶车辆混编作业。
除了矿用卡车无人驾驶，中煤平朔公司也在探索钻机的无人值守。“以前一台钻机1个班需要2名司机在现场，4个班就需要8名司机。我们要实现远程值守，将来职工在调度室工作，1个人就可控制三五台钻机。”中煤平朔公司生产技术管理中心主任陈再明介绍，中煤平朔公司的智能化探索基于生产现场实际，看着也许不那么酷炫，但可以实实在在地“改善职工作业环境”。
啃下“硬骨头”，智能化建设场景更加丰富
从经济效益和实际的角度，煤矿智能化建设一般从条件较好的采煤工作面开始。掘进、条件相对复杂工作面则是更难啃的“硬骨头”。2021年的煤矿智能化建设，在这些“硬骨头”方面也取得了不少新进展。
掘进速度慢一直是影响矿井采掘接续的重要因素。掘进环境更加复杂，岩石更硬，智能化建设的难度也更大。
陕西煤业总经理王世斌介绍，从2018年起，陕煤集团就着力突破掘进效率低、安全保障不足、劳动用工多等难题。经过不懈努力，目前，陕煤集团累计建设应用了全断面掘锚一体机、护盾式智能快速掘进机器人、悬臂式掘锚护一体机、综掘机+钻锚平台等四大类快掘系统50套。
全断面掘锚一体机快掘系统率先在榆北曹家滩煤矿研发应用，创造了日进尺91米、月进尺2020米的记录。目前，该系统已在陕煤集团15处煤矿进行定制化推广应用，均突破所在矿区进尺最高水平。
护盾式智能快速掘进机器人系统在小保当一号煤矿应用以来，已完成1条6000米顺槽掘进，在煤层夹矸厚度达1.8米的情况下，月进尺最高达1052米。
在条件复杂的关中和彬黄矿区，陕煤集团重点针对支护环节用时长、强度大、效率低等问题，研发形成了悬臂式掘锚护一体机和综掘机+钻锚平台两类快速掘进作业模式，实现分次、集中、高效支护作业，相比常规掘进，效率可提高30%以上。
据了解，陕煤集团所属36处生产矿井的掘进工作面个数由283个减少至170个，综合单进水平由252米/个/月提高至348米/个/月，单班作业人数由15人至20人，减至8人至10人，掘进装备水平和效率显著提升。
浅埋深坚硬薄煤层智能开采关键技术与工程示范也是我国2021年煤矿智能化重大进展之一。
陕西是目前我国煤炭主产区之一。而陕北地区煤田从0.5米的极薄煤层到10米以上的特厚煤层均有赋存。矿区的可采煤层有7层，其中1.3米以下薄煤层资源约占总储量的20%，硬度为f4左右。薄煤层空间有限，煤机功率受到限制，现有薄煤层装备难以满足矿区协调开采和生产接续的需要。
“浅埋深坚硬薄煤层协调开采面临着成套装备小尺寸与大功率、大适应范围和高可靠性要求之间的矛盾。”陕西有色金属控股集团副总经理吴群英介绍。
针对这些问题，陕煤集团张家峁矿业公司、中国煤炭科工集团开采研究院有限公司等就浅埋深坚硬薄煤层智能开采关键技术与工程示范进行联合攻关。
项目首创坚硬薄煤层开采装备群配套新模式与快速开采新工艺，机面高度由855毫米降低至739毫米，实现了坚硬薄煤层1.1米的最低采高，割煤速度最高达14米/分;采用了采煤机半悬机身、全悬截割部新结构，研发出高适应高可靠性薄煤层开采成套装备;构建了基于地质建模、煤岩分界、工作面调直和路径规划决策控制的坚硬薄煤层“预测—修正—执行”智能化开采技术路径。
吴群英介绍，该项目实现了陕北侏罗纪1.1米至1.3米浅埋深坚硬薄煤层安全高效开采，生产效率提高20%，工作面内无人操作，最高日产能从不足700吨提升至超过3000吨，创造直接经济效益9亿元以上。该项目也获得2021年度中国煤炭工业协会科学技术奖特等奖。
2021年，千米深井超长工作面智能化开采也取得关键性突破。
中国煤炭科工集团开采研究院科创中心副主任任怀伟介绍，煤矿千米深井高应力、强采动、大变形，开采效率低。千米深井超长工作面智能化开采研发项目在中煤集团新集公司口孜东煤矿首次实现了350米超长工作面6.5米以上大采高安全高效智能开采。该工作面每天割煤5刀至8刀，平均采高5.5米，最大采高6.5米，装备监测监控可靠性、适应性和自动化水平显著提高，推进期间工作面工效提升了38.28%。
啃下一块块“硬骨头”，我国煤矿智能化建设的应用场景也逐渐丰富起来。
(关键字：煤矿 建设 重点)