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　　煤礦智能化支撐煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

　　王國法

　　煤炭是我國能源的基石，是國家能源安全的壓艙石，也是可以清潔利用的經(jīng)濟(jì)安全的能源。如何實(shí)現(xiàn)新時期煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是煤炭行業(yè)面臨的核心問題。近年來，全行業(yè)一直在探索高質(zhì)量發(fā)展之路。八部委近日正式發(fā)布的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，是一個綱領(lǐng)性文件，對煤炭工業(yè)發(fā)展具有里程碑意義。文件提出的十八條意見，內(nèi)容豐富、指導(dǎo)性很強(qiáng)。特別是提出的三階段目標(biāo)為煤炭企業(yè)指明了發(fā)展方向，符合世界產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展潮流，符合國家發(fā)展戰(zhàn)略，符合企業(yè)發(fā)展要求，煤礦智能化已成為不可逆轉(zhuǎn)的大趨勢。

　　階段性目標(biāo)科學(xué)可行

　　煤礦智能化是煤礦綜合機(jī)械化發(fā)展的新階段，是煤炭生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式革命的新方向。經(jīng)過40多年的發(fā)展，我國煤礦綜合機(jī)械化取得了歷史性的巨大成績，煤礦生產(chǎn)力和安全生產(chǎn)面貌發(fā)生了翻天覆地的變化，全國已基本實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械化和綜合機(jī)械化，為新時期發(fā)展煤礦智能化奠定了良好基礎(chǔ)。

　　智能化煤礦就是要將物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、自動控制、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能裝備等與煤炭開發(fā)技術(shù)與裝備進(jìn)行深度融合，形成全面自主感知、實(shí)時互聯(lián)、智能分析決策、自主學(xué)習(xí)、動態(tài)預(yù)測預(yù)警、精準(zhǔn)協(xié)同控制的煤礦智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦井地質(zhì)保障、煤炭開采、巷道掘進(jìn)、主輔運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、供電、安全保障、洗選運(yùn)輸、生產(chǎn)經(jīng)營管理等全過程的安全智能運(yùn)行。“十三五”以來，我國煤礦智能化發(fā)展很快，取得了一些重要成果，但總體上還處于煤礦智能化發(fā)展的初級階段。

　　煤礦智能化是一個不斷發(fā)展的過程，智能化水平也有一個不斷提高的過程�！吨笇�(dǎo)意見》提出的三階段目標(biāo)是基于我國煤礦智能化研究與實(shí)踐和世界科技發(fā)展趨勢提出的。階段目標(biāo)是到2021年將建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦，基本實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作面減人提效、綜采工作面內(nèi)少人或無人操作、井下和露天煤礦固定崗位的無人值守與遠(yuǎn)程監(jiān)控。這是一個既緊迫又現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)。近年來，重點(diǎn)煤炭企業(yè)已在煤礦智能化建設(shè)中取得重要進(jìn)展，技術(shù)裝備研發(fā)取得一批重要成果，為煤礦智能化發(fā)展提供了支撐條件。按照典型示范、分類推進(jìn)原則，通過加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃，到2021年因地制宜建設(shè)一批效果突出、帶動性強(qiáng)的煤礦示范工程，形成多種煤礦智能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，這一目標(biāo)是科學(xué)可行的。

　　重點(diǎn)建設(shè)十大智能系統(tǒng)

　　《指導(dǎo)意見》強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)頂層設(shè)計，科學(xué)謀劃煤礦智能化建設(shè)。煤礦智能化是一個系統(tǒng)工程，智能化煤礦必須實(shí)現(xiàn)開拓、采掘(剝)、運(yùn)輸、通風(fēng)、洗選、安全保障、經(jīng)營管理等全過程的智能化運(yùn)行，各個環(huán)節(jié)缺一不可。一些煤礦在信息化建設(shè)中因沒有統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，造成多系統(tǒng)互不兼容，形成信息孤島，使這些系統(tǒng)無法互聯(lián)互通。因此，煤礦智能化建設(shè)必須吸取這些教訓(xùn)，把頂層設(shè)計作為總綱，一張藍(lán)圖繪到底。

　　智能化煤礦要重點(diǎn)建設(shè)十大智能系統(tǒng)，包括煤礦智慧中心及綜合管理系統(tǒng)、煤礦安全實(shí)時通信網(wǎng)絡(luò)及地下精準(zhǔn)位置服務(wù)系統(tǒng)、地質(zhì)保障及4D-GIS動態(tài)信息系統(tǒng)、巷道智能快速掘進(jìn)系統(tǒng)、開采工作面智能協(xié)同控制系統(tǒng)、煤流及輔助運(yùn)輸與倉儲智能系統(tǒng)、煤礦井下環(huán)境感知及安全管控系統(tǒng)、煤炭洗選智能化系統(tǒng)、礦井全工位設(shè)備設(shè)施健康智能管理系統(tǒng)、煤礦場區(qū)及綠色生態(tài)智能系統(tǒng)。煤礦十大主要智能系統(tǒng)分別由若干個相關(guān)煤礦智能化子系統(tǒng)組成，數(shù)以百計的煤礦智能化子系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行，構(gòu)成煤礦智能化巨系統(tǒng)。

　　開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)

　　《指導(dǎo)意見》提出，推進(jìn)科技創(chuàng)新，提高智能化技術(shù)與裝備水平，為“十四五”煤炭科技攻關(guān)指明了方向。一方面，我們應(yīng)當(dāng)瞄準(zhǔn)未來5年~10年煤礦智能化發(fā)展面臨的重大基礎(chǔ)科學(xué)問題，從智能感知、分析、決策與控制等方面，加強(qiáng)從零到一的基礎(chǔ)創(chuàng)新。另一方面，要推進(jìn)建設(shè)重點(diǎn)實(shí)驗室和工程(研究)中心，支持建設(shè)煤礦智能化技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)平臺，加強(qiáng)對核心基礎(chǔ)零部件、先進(jìn)基礎(chǔ)工藝、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料等共性關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，重點(diǎn)突破精準(zhǔn)地質(zhì)探測、精確定位與數(shù)據(jù)連續(xù)傳輸、智能快速掘進(jìn)、復(fù)雜條件智能綜采、連續(xù)化輔助運(yùn)輸、露天開采無人化連續(xù)作業(yè)、重大危險源智能感知與預(yù)警、煤礦機(jī)器人及井下數(shù)碼電子雷管等技術(shù)與裝備。加快智能工廠和數(shù)字化車間建設(shè)，推進(jìn)大型煤機(jī)裝備、煤礦機(jī)器人研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，提高智能裝備的成套化水平。

　　煤礦智能化涉及與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、自動控制、人工智能等進(jìn)行交叉融合創(chuàng)新;要充分借鑒他山之石，在5G、云、AI和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面開展多元合作。由中國煤炭學(xué)會和中國煤炭科工集團(tuán)發(fā)起成立的煤礦智能化創(chuàng)新聯(lián)盟，協(xié)同推進(jìn)相關(guān)技術(shù)發(fā)展，創(chuàng)新技術(shù)與資本多元合作的模式，逐步構(gòu)建創(chuàng)新包容的煤礦智能化產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

　　加大政策支持力度

　　煤礦智能化建設(shè)需要一定的資金投入，但能實(shí)現(xiàn)更高的效率和安全效益，這已被實(shí)踐證明。煤礦智能化從根本上改變煤礦工人的作業(yè)方式和條件，是煤礦工人的大福祉，也是煤炭企業(yè)發(fā)展的內(nèi)在要求，技術(shù)與生產(chǎn)方式變革的大趨勢倒逼煤炭企業(yè)要進(jìn)行智能化建設(shè)。國家通過加大政策支持力度，建立智能化發(fā)展長效機(jī)制。對驗收通過的智能化示范煤礦，給予產(chǎn)能置換、礦井產(chǎn)能核增等方面的優(yōu)先支持。在煤礦安全改造中央預(yù)算內(nèi)投資安排上，對積極推廣應(yīng)用井下智能裝備、機(jī)器人崗位替代、推進(jìn)煤礦開采減人提效的煤礦予以重點(diǎn)支持。對新建的智能化煤礦，在規(guī)劃和年度計劃中優(yōu)先考慮。將煤礦相關(guān)智能化改造納入煤礦安全技術(shù)改造范圍，探索研究將相關(guān)投入列入安全費(fèi)用使用范圍。研究相關(guān)產(chǎn)業(yè)扶持政策，鼓勵金融機(jī)構(gòu)加大對智能化煤礦的支持力度。鼓勵企業(yè)發(fā)起設(shè)立相關(guān)市場化基金，形成支持煤礦智能化發(fā)展的長效機(jī)制。

　　就目前智能化煤礦建設(shè)沒有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范依據(jù)的突出問題，《指導(dǎo)意見》提出，強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)，提升煤礦智能化基礎(chǔ)能力。過去一年里，我們以中國煤炭科工集團(tuán)為主體開展了煤礦智能化標(biāo)準(zhǔn)體系的研究，已提出了煤礦智能化標(biāo)準(zhǔn)體系框架，首先完成了“智能化煤礦分類、分級技術(shù)條件與評價指標(biāo)體系”、“智能化綜采工作面分類、分級評價技術(shù)條件與指標(biāo)體系”等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文本，并啟動煤礦智能化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)專項。

　　下一步，要推動各企業(yè)制定具體實(shí)施方案，把煤礦智能化建設(shè)落到實(shí)處，解決發(fā)展中的實(shí)際問題，發(fā)揮好煤礦智能化創(chuàng)新聯(lián)盟的作用，做好標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)和人才培養(yǎng)。

　　(作者系中國工程院院士、中國煤炭科工集團(tuán)首席科學(xué)家)

　　煤礦迫切需要智能化改造高危作業(yè)崗位

　　煤礦機(jī)器人協(xié)同推進(jìn)中心

　　八部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，對于提升煤礦安全生產(chǎn)水平具有重要意義。

　　煤炭行業(yè)災(zāi)害重、風(fēng)險大、下井人員多、危險崗位多，是典型的高危行業(yè)。煤炭從業(yè)人員中，從事采煤、掘進(jìn)、設(shè)備安裝、運(yùn)輸、災(zāi)害治理、煤倉清理的危險崗位和瓦斯檢查、設(shè)備設(shè)施巡檢等關(guān)鍵崗位的人員占比達(dá)60%以上，是目前迫切需要開展機(jī)器人換人的高危行業(yè)。同時，由于受煤礦井下特殊的復(fù)雜惡劣作業(yè)環(huán)境的限制，煤礦機(jī)器人是特種機(jī)器人領(lǐng)域中研發(fā)技術(shù)難度大的種類之一，在煤礦機(jī)器人研發(fā)過程中存在若干技術(shù)難點(diǎn)，現(xiàn)有地面機(jī)器人領(lǐng)域的成熟技術(shù)和裝備不能直接移植到井下使用，需要組織相關(guān)部門和研發(fā)應(yīng)用單位共同研究攻關(guān)。實(shí)施煤礦機(jī)器人下井工程，大力推進(jìn)機(jī)器人替代，有利于降低煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險，有利于煤礦減人提效，有利于降低礦工勞動強(qiáng)度，有利于解決煤礦招工難的問題。

　　煤礦機(jī)器人協(xié)同推進(jìn)中心自2018年9月成立以來，按照國家煤礦安監(jiān)局的統(tǒng)一部署，協(xié)調(diào)推進(jìn)煤礦機(jī)器人研發(fā)應(yīng)用，積極推動頂層設(shè)計、協(xié)調(diào)爭取政策支持、搭建平臺協(xié)同推進(jìn)、扎實(shí)做好服務(wù)支撐、廣泛開展宣傳促進(jìn)，為提升煤礦本質(zhì)安全水平盡智出力，發(fā)揮了積極的作用。一是將煤礦機(jī)器人列入科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計劃。積極組織專家參與科技部重點(diǎn)專項指南的編制工作，首次將“大型高產(chǎn)礦井綜合掘進(jìn)機(jī)器人、復(fù)雜地質(zhì)條件煤礦輔助運(yùn)輸機(jī)器人和面向沖擊地壓礦井防沖鉆孔機(jī)器人”3種煤礦機(jī)器人列入2020年度“智能機(jī)器人”重點(diǎn)專項申報范圍。目前，申報指南建議已完成社會公示征求意見工作，即將發(fā)布。二是將“煤礦智能裝備及煤礦機(jī)器人研發(fā)應(yīng)用”納入企業(yè)安全生產(chǎn)費(fèi)用的提取和使用范圍，目前《企業(yè)安全生產(chǎn)費(fèi)用提取和使用管理辦法(修訂稿)》已完成征求意見及相關(guān)修訂工作。三是將煤礦“四化”技術(shù)裝備和煤礦機(jī)器人納入煤礦安全生產(chǎn)先進(jìn)適用技術(shù)裝備遴選范圍，促進(jìn)智能裝備和煤礦機(jī)器人推廣應(yīng)用。四是將“煤礦智能化開采技術(shù)及煤礦機(jī)器人研發(fā)應(yīng)用” 列入《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》煤炭行業(yè)鼓勵類目錄。該目錄已于2019年10月發(fā)布。五是將“推廣應(yīng)用井下智能裝備、機(jī)器人崗位替代、推進(jìn)煤炭開采減人提效”列入《煤礦安全改造中央預(yù)算內(nèi)投資專項管理辦法》煤礦安全改造專項重點(diǎn)支持范圍。該辦法已于2020年1月印發(fā)。

　　2019年是煤礦智能化建設(shè)和煤礦機(jī)器人應(yīng)用在現(xiàn)場落地的快速發(fā)展之年，主要產(chǎn)煤省份高度重視煤礦智能化發(fā)展。河南省去年出臺了《河南省煤礦智能化建設(shè)實(shí)施方案》， 山西省工信廳、山西省應(yīng)急管理廳、山西省國資委、山西省能源局和山西煤監(jiān)局五部門日前確定山西焦煤嵐縣正利煤業(yè)公司等10座煤礦為山西省智能煤礦建設(shè)試點(diǎn)，山西焦煤嵐縣正利煤業(yè)公司14—1106工作面等50個綜采工作面為山西省智能綜采工作面建設(shè)試點(diǎn)。另外，山東、河北、貴州等產(chǎn)煤省份也于去年出臺了推進(jìn)煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)文件，建成了一批智能化工作面。

　　現(xiàn)在，地方政府和煤礦企業(yè)發(fā)展煤礦智能化的積極性都比較高。下一步，煤礦機(jī)器人協(xié)同推進(jìn)中心將繼續(xù)按照應(yīng)急管理部、國家煤監(jiān)局的要求，積極協(xié)調(diào)推進(jìn)煤礦機(jī)器人的研發(fā)應(yīng)用，加快推進(jìn)煤礦智能化發(fā)展，提升煤礦安全生產(chǎn)水平。

　　構(gòu)建新型煤炭數(shù)字化生態(tài)

　　李首濱

　　在國家能源安全新戰(zhàn)略的總體布局下，八部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確了煤礦智能化的內(nèi)涵和目標(biāo)，指明了煤炭這一傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，標(biāo)志著從國家層面正式將煤礦智能化作為煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐，對于推動煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、促進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有里程碑意義。

　　從事煤礦智能化、自動化開采的科學(xué)研究與管理工作30年來，作為中國煤炭科工集團(tuán)天瑪公司總工程師，我率領(lǐng)團(tuán)隊，從早期技術(shù)國內(nèi)空白進(jìn)口電液控制系統(tǒng)到具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的智能化采煤系統(tǒng)，從昔日的跟隨者到今日的領(lǐng)跑者，成功走出一條“引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新”的路子，也奠定了天瑪公司智能開采領(lǐng)跑者的行業(yè)地位。到目前為止，天瑪公司自主研制的可視化遠(yuǎn)程干預(yù)型的智能化開采系統(tǒng)已在全國近200個工作面成功應(yīng)用，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的電液控制系統(tǒng)已銷售近500套，助力200多個煤礦實(shí)現(xiàn)了自動化、智能化轉(zhuǎn)型。

　　未來，天瑪公司將繼續(xù)秉承央企使命，落實(shí)《指導(dǎo)意見》，充分調(diào)動技術(shù)、智能制造等優(yōu)勢力量，堅持以客戶為中心，致力煤礦智能無人化開采，為煤礦智能化發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

　　我國煤礦智能化建設(shè)存在基礎(chǔ)理論研發(fā)滯后、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范不健全、平臺支撐作用不夠、技術(shù)裝備保障不足、高端人才匱乏等問題，同時低水平建設(shè)、系統(tǒng)集成困難、數(shù)據(jù)深度應(yīng)用不夠等問題突出。

　　中國煤科于2019年專門組建了礦業(yè)智能化專門科研機(jī)構(gòu)——中央研究院礦山大數(shù)據(jù)研究院并且委任我為院長。核心任務(wù)是探索研究世界先進(jìn)的數(shù)據(jù)科學(xué)，利用大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)推動礦業(yè)領(lǐng)域技術(shù)革命，開發(fā)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的礦山復(fù)雜系統(tǒng)大數(shù)據(jù)平臺，引領(lǐng)智慧礦山工業(yè)大腦生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)。根據(jù)《指導(dǎo)意見》，未來，我們將圍繞人工智能、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在礦山領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)理論、核心算法、關(guān)鍵模塊、復(fù)雜系統(tǒng)、基礎(chǔ)軟件等方面進(jìn)行深入研究，并充分發(fā)揮中國煤科的科研技術(shù)優(yōu)勢、人才優(yōu)勢，重點(diǎn)突破礦山智能化相關(guān)的共性、關(guān)鍵性、前瞻性技術(shù)難題。我們將把培養(yǎng)礦山大數(shù)據(jù)高端人才，打造礦業(yè)大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略技術(shù)高地，建成集聚頂尖人才，攀登科技高峰，激揚(yáng)動力的世界一流礦山大數(shù)據(jù)創(chuàng)新研究中心作為目標(biāo)。

　　2019年底，中國煤科與山西省委、省政府就共同建設(shè)“全國智慧礦山創(chuàng)新基地”簽署《全面合作框架協(xié)議》，并在山西省委、省政府的支持下于2020年2月28日和山西省綜改區(qū)簽訂了《全國智慧礦山創(chuàng)新基地(一期)示范生產(chǎn)線建設(shè)項目框架協(xié)議》。作為中國煤科在山西省設(shè)立的智能礦山有限公司的董事長，我認(rèn)為，《指導(dǎo)意見》也為智能礦山有限公司指明了發(fā)展道路�！吨笇�(dǎo)意見》的發(fā)布，對于進(jìn)一步推動山西省全面落實(shí)《關(guān)于在山西開展能源革命綜合改革試點(diǎn)的意見》和“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，實(shí)施山西省“項目為王”戰(zhàn)略和落實(shí)“四為四高兩同步”總體思路和要求，大力推進(jìn)山西實(shí)施新發(fā)展理念、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，聚焦打造能源革命排頭，在“兩轉(zhuǎn)”基礎(chǔ)上全面推動山西省轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了切實(shí)的保障。

　　根據(jù)《指導(dǎo)意見》，2020年，智能礦山有限公司將依托整個中國煤科技術(shù)和產(chǎn)品資源，秉承典型示范、分類推進(jìn)和自主創(chuàng)新、開發(fā)合作的原則，圍繞十三項指導(dǎo)任務(wù)和五項保障措施，聚力為山西省打造智慧礦山樣板;聚合山西省煤炭行業(yè)資源優(yōu)勢打造“全國智慧礦山創(chuàng)新基地”，打造山西省與中央企業(yè)合作創(chuàng)新的新模式新典范，為全國、全球煤炭工業(yè)發(fā)展提供“山西方案”;為加快全國煤炭工業(yè)智能化進(jìn)程，促進(jìn)全行業(yè)實(shí)現(xiàn)真正的從傳統(tǒng)行業(yè)向新型數(shù)字經(jīng)濟(jì)體轉(zhuǎn)型，使整個行業(yè)變得更安全、更、更綠色貢獻(xiàn)一份力量。

　　未來，5G技術(shù)、AI、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等多種智能技術(shù)的新型煤炭數(shù)字化經(jīng)濟(jì)體融合在一起，將形成更有活力、更加多元化的新型煤炭數(shù)字化生態(tài)。這對整個煤炭工業(yè)發(fā)展具有革命性意義，很期待這一天的到來。

　　(作者系中國煤科中央研究院礦山大數(shù)據(jù)研究院院長、中國煤科天瑪公司總工程師、中國煤科智能礦山有限公司董事長)