(中國煤炭建設協會)
我國正處于全面建設社會主義現代化國家的新時期,新型工業化和城鎮化建設將持續推進。國家穩步推進大型煤炭基地建設,加快資源整合和轉型升級步伐,為煤炭建設創造了市場空間。同時,煤炭開發和利用方式的深刻變革,資源、環境、安全和科技約束不斷強化,煤礦智能化建設和綠色化改造的需求日益加大。科學判斷和準確把握煤炭建設發展趨勢,充分利用各種有利條件,加快解決突出矛盾和問題,實現煤炭建設可持續發展,對保障煤炭工業健康穩定發展和國家能源安全,具有重要的現實意義。
智能化、綠色化煤礦建設,就是要堅持生態優先,樹立綠色發展的理念,將智能開采技術與綠色開發利用深度融合,實現資源開采、洗選加工等過程的智能化運行,形成礦產資源智能開發與生態環境協調發展的新格局,為構建清潔低碳、安全高效的能源體系提供支撐。
煤礦智能化建設是煤炭工業高質量發展的技術基礎,代表著煤炭工業先進的發展方向。2020年2月,國家發展改革委等八部門聯合印發了《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》(以下簡稱《意見》),明確了我國煤礦智能化的發展方向,吹響了我國煤礦智能化建設的號角。同年,啟動了71處全國首批智能化示范煤礦建設工作。2021年6月,國家能源局、國家礦山安全監察局印發了《煤礦智能化建設指南(2021年版)》,提出科學規范有序開展煤礦智能化建設,加快建成一批多種類型、不同模式的智能化煤礦。目前,國家礦山安全監察局制定了煤礦機器人研發目錄,山東、貴州、山西、內蒙、河南、河北等重點產煤省區先后制定了時間表、路線圖、任務書,以點帶面大力推進煤礦智能化建設。在支持政策方面,對建成的智能化煤礦給予產能置換、礦井產能核增等方面的優先支持;對積極推廣應用井下智能裝備、機器人崗位替代的煤礦,在煤礦安全改造中央預算內投資安排上予以重點支持;將煤礦相關智能化改造納入煤礦安全技術改造范圍,探索研究將相關投入列入安全費用使用范圍。
在法規制度方面,將智能化發展寫入《煤炭法》修訂草案,納入國家煤炭"十四五"規劃,制定了示范煤礦建設、專家庫管理、建設指南、驗收辦法等制度文件,建立了智能化發展協調機制,為智能化發展提供了依據和保障。在標準體系方面,2021年在智能化綜采工作面、煤礦5G通信、煤礦機器人、露天煤礦無人駕駛等多方面啟動了標準制定工作,目前已初步搭建了智能化煤礦建設技術標準體系。
為加強示范引領,國家能源局組織遴選了71處國家首批智能化示范建設煤礦,總產能近6億噸,計劃投資156億元左右。據統計,全國已建成1000余個采掘智能化工作面。2022年12月29日,全國礦山智能化建設和安全發展推進視頻會在國家能源集團召開,為進一步加快推進煤礦智能化建設工作提出了示范模式。目前,各省區煤炭管理部門印發了煤礦智能化建設實施方案,一些大型煤炭企業的智能化煤礦建設已經初見成效,各大煤炭集團均在積極開展智能化礦井升級改造,這將為煤炭工業發展帶來新的機遇。
我國煤炭資源分布范圍廣,資源稟賦狀態各異,不同地區煤礦的開采地質條件和復雜程度有著顯著差別,不同煤炭生產企業的智能化建設基礎也參差不齊,所以煤礦智能化難以一蹴而就。因此,因礦施策、示范先行成為現階段煤礦智能化的建設方法。
未來一段時期,新基建技術將與煤炭開采技術、裝備深度融合,從而為煤礦智能化建設提供技術與裝備保障。根據《意見》,到2025年,大型煤礦和災害嚴重煤礦基本實現智能化,形成煤礦智能化建設技術規范與標準體系,實現開拓設計、地質保障、采掘(剝)、運輸、通風、洗選物流等系統的智能化決策和自動化協同運行,井下重點崗位機器人作業,露天煤礦實現智能連續作業和無人化運輸。到2035年,各類煤礦基本實現智能化,構建多產業鏈、多系統集成的煤礦智能化系統,建成智能感知、智能決策、自動執行的煤礦智能化體系,圍繞煤礦高效掘進(剝離)-智能回采-回填-生態復墾一體化智能綠色開采技術,進行煤礦從開發規劃-設計-生產-閉坑全生命周期的環境污染控制,實現煤礦開采與礦區固體環境、水體環境、氣體環境及生態環境的協調綠色發展。
根據煤礦的地質條件與建設目標,按照"基礎系統全兼容-業務系統全關聯-裝備系統高可靠-數據應用多場景"的思路,結合煤礦實際需求、基礎條件等因素制定煤礦智能化建設方案,明確任務目標、預期成果及詳細規劃內容,按照高起點、高標準、高水平進行智能化煤礦建設,應涵蓋信息基礎設施、智能化生產系統、智能化安全管控系統、智能化綜合管理系統等,明確階段任務目標及驗收指標,分步驟分階段開展智能化煤礦建設。
基建階段:完成網絡、信息化基礎設施等建設,構建煤礦信息傳輸、處理、存儲平臺和集中管控體系。
基建后期到投產期內:同步開展煤礦智能生產系統建設,實現煤礦資源數字化、采選生產過程智能控制、智能生產管理與執行等,實現礦山全流程的少人化、無人化生產。
投產后:逐步建設工業大數據分析平臺,充分挖掘數據潛在價值,實現過程參數優化、生產流程優化、數字仿真優化、設備故障智能診斷、經營決策優化等。
智能化煤礦建設是一個復雜的系統工程,要借鑒他山之石,將其他行業現有成熟的智能技術在煤炭生產領域進行轉化與應用。各行業參與煤礦智能化建設應當以促進煤礦安全、減人、提效為目標,以完善利益聯結機制和提高煤礦智能化水平為核心,以制度、技術和商業模式創新為動力,著力推進煤炭生產全流程的智能化建設。建設一批智能化示范礦井,通過示范帶動作用,促進煤礦智能化建設向縱深發展。
1.全面建設領先的信息化基礎設施。高標準建設智能化綜合管控平臺、大數據中心、5G網絡,建設地面智能綜合調度指揮中心,集成智能化指揮、調度、管控、辦公、培訓、展示等功能,實現對礦井上下各系統的統一協調管控。建設工業設施智能保障系統,具有智能安防、智能車輛管理、智能道路管理、智能門禁閘機管理、智能供熱、智能洗浴管理、智能宿舍管理、智能信息發布、智能食堂管理、智能園區灌溉、對講及個人移動終端管理,實現工業設施保障系統的智能決策和數據共享。
2.建設主動感知、智能決策、自動執行的高效生產系統。建設實現掘進機位姿檢測與導航、巷道三維建模與成形質量智能監測、掘進設備遠程集中監控功能的智能化掘進系統;實現工作面設備群的智能聯控和基于數字孿生技術的無人開采。主煤流運輸系統全面推廣應用基于AI視頻的煤量智能識別技術,實現主煤流運輸系統的智能調速。進一步提升智能巡檢機器人的檢測功能與精度。輔助運輸系統實現井下車輛的精準定位和井下車輛無人駕駛。
3.建設主動安全的智能一體化管控平臺。第一,建設礦井通風環境參數智能監測系統,建設風門遠程智能監控系統,建設智能局部通風系統,建設通風系統智能分析決策軟件模塊,主動調節通風系統參數;第二,建設完善的供排水系統,排水系統與礦井水文監測系統能夠實現智能聯動,固定排水作業點能夠根據水壓、水位進行智能抽排,實現與各采區排水系統的智能聯動,排水系統實現無人值守作業;第三,建設礦井安全監測數據中心,將水災、火災與頂板災害等相關數據與人員定位數據、地理信息系統等數據進行深度挖掘與有效融合,實現災害的智能預測、預警與避災路線的智能規劃;第四,建設礦井安全管控模塊,根據事故或隱患的級別、類別和處置方式,建立分級優先、分類派送、智能聯動的報警機制,并根據相關災害類型與相關設備進行智能聯動控制。
科學規劃智能化煤礦頂層設計,由國家有關部門牽頭,強化智能化煤礦建設的規劃部署,建立智能化礦山建設協同推進機制,研究制定促進智能化煤礦建設的相關產業政策,加大資金和財稅支持力度,為智能化煤礦建設營造良好的發展環境。
對新建的智能化煤礦,在規劃和年度計劃中優先考慮,對項目用地、環評、安全準入等環節優化辦理流程,加快辦理進度。對驗收通過的智能化示范煤礦,給予產能置換、礦井產能核增、釋放先進產能等方面的優先支持,發揮示范作用,帶動其他煤礦智能化改造。
一是積極爭取現有渠道的財政支持,依據《煤礦安全改造專項管理辦法》,積極爭取中央預算內資金支持。對積極推廣應用井下智能裝備、機器人崗位替代、推進煤礦開采減人提效的煤礦,在煤礦安全改造中央預算內投資安排上給予重點支持。對新建的智能化煤礦,將相關煤礦智能化改造納入煤礦安全技術改造范圍。對使用中長期貸款的煤礦智能化改造項目積極爭取財政貼息支持。二是對智能化煤礦加大稅收優惠力度,研究下調增值稅稅率,擴大增值稅進項稅的抵扣范圍,減免地方政府資源性收費,以及對重大技術裝備關鍵原材料及零部件進口免稅等。三是鼓勵金融機構加大對智能化煤礦的支持力度,協調引導金融機構提高授信額度、提供專項貸款,鼓勵企業發起設立相關市場化基金,促進企業煤礦智能化改造。
加緊煤礦智能化標準體系設計,確定煤礦智能化標準體系的范圍、邊界及標準層級,以及產品、工藝、管理等標準的層次。在一些新型技術應用的重點領域,如5G、工業互聯網等領域,可以開展專項的標準體系研究工作。堅持標準化與智能化技術創新、工程示范一體化推進,促進技術創新、標準研制和產業化協同發展。鼓勵將擁有自主知識產權的關鍵技術納入企業標準或團體標準,發揮團體標準快速反映市場和創新需要的優勢,增加智能化標準的有效供給,同時加強煤礦智能化相關國家標準、行業標準和團體標準的有機銜接,推動實施效果良好的團體標準上升轉化為行業標準或國家標準。
目前,我國煤礦智能化建設面臨著眾多亟待解決的技術問題,迫切需要科學技術解決方案。充分發揮企業技術創新主體作用,加速產學研深度融合,深入探索其科學基礎理論,加強原始創新,不斷夯實煤礦智能化基礎。加強關鍵核心技術攻關,以智能裝備和機器人研發為基礎,以數據和算法為核心,全面提升礦井感知、數據處理、裝備系統、智能控制等能力,突破煤礦智能化共性關鍵技術。打造多種形式的煤礦智能化人才培養平臺,發揮企業聚集人才的作用,加大對高端科學家和高層次人才的吸引力度,加強煤炭開采、信息技術、軟件管理、人工智能等相關知識的復合型技術人才儲備。