煤矿智能化发展“不平衡”问题突出
日前，国家能源局、国家矿山安全监察局印发《煤矿智能化建设指南（2021版）》要求，“科学规范有序开展煤矿智能化建设，加快建成一批多种类型、不同模式的智能化煤矿”。针对我国煤矿智能化建设基础与生产条件复杂多样、发展不平衡不充分等现状，《指南》面向井工煤矿、露天煤矿及选煤厂等对象，分别提出技术路径、建设要求，并将通过分类建设与分级达标相结合等方式，因矿施策、培育典型。
自去年2月，国家发改委等八部委联合发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》以来，多地纷纷掀起建设浪潮。目前，首批71处示范矿井启动建设，部分先行先试煤矿取得初步成效。但据中国工程院院士王国法表示，我国煤矿智能化发展还存在多个“不平衡”，不同煤层赋存条件导致技术路径、难易程度、效果等均不相同，为全面推行智能化埋下“堵点”。
“我们是早年的小木屋，千万吨级矿井从一开始就建成高楼大厦”
“无人跟进作业、有人安全巡视、地面远程操控”，在晋能控股集团塔山煤矿早已不是新鲜事儿。坐在地面调度中心，综采队机电副队长曹平点击“一键启动”，通过大屏幕，即可看到井下各类设备运转起来。“各巡视人员请注意，智能化采煤远控模式现在开启”——在中间的主屏幕上，监测数据不断跳动，两旁几十块小屏幕实时显示井下不同区域的场景。
塔山煤矿是“十一五”期间我国建成的首个千万吨级现代化矿井，现已构建起一大平台、十大系统、27个子系统的智能化矿山雏形，涵盖全面感知、5G传输、自主决策、协同控制等功能。“矿井基本实现回采、掘进、运输、通风、供电等过程的自动化、智能化运行，探索出了以数据决策为导向的全新生产管理模式，跨出机械化换人、自动化减人的一大步。”曹平称。
约30公里外的晋华宫矿，同属于晋能控股集团，这里的智能化综采工作面于去年底刚刚投产，今年计划建成首个智能化掘进工作面。“下一步全面实现智能化，在目前单班25人的基础上，一个班可减少20人左右，真正实现减人提效。”该矿总工程师张晓东称。
张晓东同时坦言，作为一座有着60多年开采历史的老矿井，推行智能化建设难度更大。“晋华宫矿先后经历刀柱式采煤、壁式采煤等传统方式，直到2011年才首次实现大采高一次采全厚采煤方法。就像盖房子，我们是早年的小木屋，千万吨级矿井从一开始就建成高楼大厦，井下条件千差万别，基础设施也不一样。”
张晓东举例，同样是5G下井，现代化矿井条件相对较好，为基站安装打下良好基础，在老矿井找一处合适区域却不那么容易。“同样的设备，到了我们这里安装条件更加苛刻，实施起来任务更加艰巨。”
存在软件与硬件、投入与产出、技术需求与开发等多项不平衡
上述对比，正是智能化发展“不平衡”的一个缩影。王国法表示，由于不同矿井的煤层赋存条件差异较大，建设基础首先存在不平衡。“西部晋陕蒙大型煤炭基地煤层赋存条件较好，矿井经济效益好，智能化投入较大，基础较好。西南云贵川矿区的煤层赋存条件复杂，矿井产量低，经济效益较差，建设基础相对薄弱。”
记者了解到，受此影响，西部大型矿区智能化开采技术、装备相对成熟，人才储备相对丰富，智能化建设速度快、效果好。而中东部、西南部矿区智能化开采技术与装备的适应性较差，高端技术人才匮乏，建设速度缓慢、效果较差。
此外，“不平衡”还体现在硬件与软件、投入与产出等方面。王国法指出，为提高智能化水平，决策层更倾向于采购高性能计算机、布设万兆以太网环网、购置进口采掘装备等硬件设施，但对于相关软件开发、大数据中心建设、智能化综合管控平台建设等投入相对不足，导致软件开发速度明显滞后于硬件功能，造成设备性能难以发挥、计算资源与网络资源浪费等，反过来对智能化发展形成制约。
“开展全面智能化建设需要投入大量的资金、人力、物力资源，需要高素质的技术人员支撑。部分矿区取得了一定的技术、经济与社会效益，但大部分矿井的投入产出比明显较低，导致建设意愿不强烈。”王国法称。
中国矿业大学矿业工程学院王方田告诉记者，越是条件复杂、灾害严重的矿井，实际越需要采用先进的智能化技术，以实现减人提效、安全开采。但现有技术在煤层赋存条件相对简单的矿井，使用效果较好，智能化技术与装备对复杂条件的适应性还不够强。“比如，精准地质探测、智能快速掘进、复杂条件智能综采等，都是目前需要克服的难题。技术需求与开发之间的不平衡值得关注。”
凝练出一批可复制的模式、经验，逐步向类似条件矿井推广应用
多位专家一致表示，煤矿智能化建设不可一蹴而就，是一项久久为功的长期任务。“业内已建成多个具有不同特色的智能化采煤工作面，掘进工作面也在开展多种新型设备的应用实验。多种模式并存，是当前智能化建设的发展途径。”中国煤炭工业协会副会长刘峰表示。
刘峰认为，我国煤矿智能化发展尚处于示范培育阶段。针对不同矿区的开采地质条件、复杂程度，以及企业智能化建设基础参差不齐等现状，应当因矿施策，示范先行，在智能化采煤工作面取得突破后，继续推进生产辅助系统的远程监控、无人值守以及智能掘进工作面等研发。
王方田提出，面对多个“不平衡”，政策制定者与决策者应实事求是、不盲目指挥、不“一刀切”。煤炭企业应以提升煤矿智能化水平为己任，根据实际地质、生产等条件提出具体需求，加大对智能化采掘科技项目的投入，使得智能采掘装备更好地适应特定条件。装备企业积极推进相关设备的研发与应用，从小处着手解决制约智能采矿发展的关键科学问题。“煤矿智能化发展是一项系统工程，需要政策激励、装备投入、技术创新、管理科学等多个环节支撑。不同煤矿条件差异大、技术管理积累不等，操之过急予以推广，易造成投入过大、加重企业负担，形成前期一阵风、后期发展乏力的局面。”
王国法也称，破解“痛点”既需要理论、技术、装备、管理模式等一系列创新，也离不开保障措施。对此，建议分区域、煤层赋存条件、技术基础、发展现状等，制定煤矿智能绿色中长期发展战略及分阶段发展目标和任务。坚持典型示范与全面推进相结合，建成智能绿色示范煤矿，凝练出一批可复制推广的智能绿色开采模式、技术装备、管理经验等，逐步向类似条件矿井进行推广应用。
