薄煤层煤矿“活”了!
穿上黑色胶靴，换上蓝色工作服，头戴安全帽，矿灯和自救器别在腰间，全副武装后，被包裹得严严实实的记者，先后换乘平巷人车、“猴车”（矿山架空乘人装置），穿梭在错综复杂的巷道中，向井下垂直深度242米处的杨村煤矿4703薄煤层智能综采工作面挺进。
杨村煤矿属山东能源集团兖矿能源，是中国薄煤层智能化采煤工作面的代表煤矿之一。
“携手华为、天玛智控等先进企业，山东能源集团先行先试开展薄煤层智能无人开采探索实践，推广应用‘数智无人控制’技术装备，杨村、滨湖薄煤层工作面均实现正常生产条件下面内常态化无人作业。”山东能源集团党委常委、副总经理刘健介绍。
山东能源集团杨村煤矿薄煤层智能综采工作面参观现场
“呆滞”煤矿焕发新机
“可以看到，当前第364刀显示，它的最大偏差已经触发了系统的指令，随即通过第365刀，开始调整工作面的直线度。当第365刀割完后，通过第366刀验证我们的找直效果。如果366刀偏差值依然超过我们设定的误差范围，惯导系统就会重复下达找直指令。”来自山东能源云鼎科技的现场工作人员介绍。
因产能小、煤质差、用人多、效率低，拥有近40年历史的杨村煤矿一度经营困难，2015年曾被列入拟关闭矿井行列。然而，伴随智能化技术装备的成功应用，依托数字孪生辅助控制系统、盘古矿山大模型AI服务平台、煤矿GIS公共服务平台、综采工作面国产惯导应用、班组协同交互通讯系统、规划截割等先进技术，杨村煤矿实现了正常条件下工作面内无人作业，达到年产100万吨水平。
从人工开采、机械化换人、自动化减人、信息化少人，再到如今的智能化无人，杨村煤矿薄煤层开采历经五代发展，完成了三次飞跃，杨村煤矿“活”了。
长期以来，薄煤层开采受限于作业空间小、劳动强度大、劳动用工多、产能释放受限等原因，导致矿井经济效益差，普遍作为“呆滞”资源被封存甚至遗弃。不过，伴随开采年限的增加，采面由“厚”转“薄”逐渐成为井工煤矿的必经之路。
中国工业报记者从全国煤矿薄煤层智能开采经验交流现场会上获悉，当前，山东能源云鼎科技薄煤层无人化开采取得突破，“工艺装备智能协同”助力开采管控模式发生转变。煤炭生产企业联合科研院所、高等学校开展技术攻关，从“装备形式”到“配套方式”再到“工艺模式”逐步升级，全国范围内建成了一批薄与较薄煤层智能综采工作面。
来自地层深处的变革
在我国，1.3米以下的薄煤层约占保有储量的20%左右，尤其是四川、重庆、湖南、湖北等地区，薄煤层占保有储量50%以上。2米以下煤层受地质条件和空间的制约，开采难度大，生产效率低。
一场来自地层深处的变革，有望改变这一“囧状”。
在山东济宁，距离杨村煤矿60公里外的枣矿集团滨湖煤矿，31606工作面同样实现了无人化。记者获悉，31606工作面面长175米-260米，走向长度1470米，煤厚1.3米，可采储量57万吨。
面对薄煤层采煤工作面存在活动空间小、跟机作业难、劳动强度大、生产效率低等短板，滨湖煤矿先后克服了空间设计、地面远控、实时感知等多项技术难题，变革了传统的采煤机记忆截割+自动跟机移架技术，应用全新的规划截割技术，实现了采煤机支架的灵活调度控制。
据介绍，杨村煤矿、滨湖煤矿薄煤层智能化工作面建成运行以来，仅需2人远程操控，自动跟机移架率99%，远程截割率100%，有效提高了煤炭资源回收率，而这仅仅是个缩影。
在其所属的山东能源集团，共有75处生产煤矿，拥有2米以下薄煤层的煤矿32处，占比42.6%。32处煤矿薄煤层剩余有效可采储量2.6亿吨，占比29%。
“山东能源集团通过攻关薄煤层智能开采，让劳动强度大、产能效率低、经济效益差、濒临关闭退出的煤矿成功‘提效增产、提质增盈’，并让矿工‘轻松采煤、体面劳动’，实现了劳动收入与经济效益同步增长。”中国煤炭工业协会副会长、中国煤炭学会理事长刘峰评价。
薄煤层无人化进行时
在神东煤炭集团锦界煤矿31302工作面，一名煤机司机干预顶滚筒升降，底滚筒全程自动割煤。通过连续3个月数据对比，日均产量与单刀割煤时长基本持平，开机率提升7.7%，超负荷明显下降，煤机速度最大可达到14m/min，可常态化运行。
据国家能源神东煤炭集团党委委员、副总经理贺海涛介绍，从2008年开始，神东煤炭针对设备控制权限不开放的问题，从单机自动化水平提升，逐步转变思路，探索出单机智能化提升、上位机集中控制的智能化模式，走出了一条较薄煤层无人化路径。
到2025年，神东煤炭集团29处综采工作面平均综合自动化率将提升至90%，7处高级智能化综采工作面将建成，人工就地平均干预率将降低至15%。”贺海涛说。
在中国煤炭科工集团各矿区探明的资源中，84.2%的矿区有薄煤层分布。这些薄煤层多采用机械化或自动化开采，但产能和经济效益较低。
据中国煤炭科工集团首席科学家、天玛智控副总经理李明忠介绍，中国煤科为解决巷道大断面与煤层厚度较薄的矛盾，研制了低矮机型的转载机，降低巷道掘进断面。
中国中煤能源集团也全方位推进薄煤层智能化开采。在内蒙古纳林河矿区纳林河二号矿3-1上煤层，建成1.9米煤厚智能化工作面，自动化率达96%，生产班由12人减为3人。截至目前，中煤集团已建成薄及较薄煤层智能化工作面13个，智能化采煤工作面占比87%。
马世志透露，到2024年底，中煤集团薄及较薄煤层工作面将全部实现智能化开采。2026年底前，薄及较薄煤层工作面无人化开采将实现全覆盖。
淮河能源控股集团现有11对生产矿井，核定产能7790万吨，其中淮南矿区面临薄煤层开采难题。
据淮河能源控股集团党委委员、副总经理李志红介绍，在薄煤层煤机国产化替代上，淮河能源研发了矮机身、高过煤量、高可靠摇臂的国产采煤机。
绘机器人采煤蓝图
李志红认为，薄煤层开采是保护层开采，是矿井扩增存量、延缓向深部开采速度、延长矿井服务年限、提高资源回收率、实现安全绿色发展的关键。
薄煤层无人化高效智能开采意义深远，其目标与实现路径是什么？
中国工程院院士、中国煤科首席科学家王国法认为，薄煤层无人化高效智能开采，主要包括0.8-0.95米采高无人化工作面年产100万吨，0.95-1.1米采高无人化工作面年产100万吨-150万吨，1.1-1.3米采高无人化工作面年产150万吨-200万吨，1.3-1.6米采高（陕北鄂尔多斯矿区）无人化工作面年产400万吨四大开采目标。
“薄煤层无人化高效智能开采，将由‘可视远程干预模式’向‘智能自适应模式’迈进。”王国法说。
中国工程院院士葛世荣认为，煤矿将走向生产系统常态智能化，机器人化采矿未来可期。其中，薄煤层机器人化开采系统结构，将由矿山工业物联网+机器人化系统+数字孪生平台构成。
“到2026年，全国煤矿智能化产能占比不低于60%，智能化工作面常态化运行率不低于80%。”葛世荣说。
科技时代，让采矿这一职业在煤矿“智能升级”中实现“顺势转型”，成为这场煤炭工业领域重大变革的全新命题。
李志红认为，薄煤层工作面智能化建设有利于改善作业环境，将“操作工”变为“巡检工”，将“贴身战术”变成“远程干预”，提高安全系数和职工的幸福系数。
刘峰则坦言：“智能化建设不是让矿工‘大规模失业’，而是要让矿工和企业在拥抱科技中一起变得更强。”
“应通过数字技术赋能、智能技术变革，实现煤炭生产各类灾害的精准定量防控，转变社会公众对煤矿开采属于‘高危行业’的固有印象。要聚焦降低劳动强度，加快智能单兵、外骨骼辅助等智能装备研发应用，释放先进生产力效能。”刘峰建议。
最新数据显示，截至5月底，全国现有1549个智能化采掘工作面（采煤工作面866个，掘进工作面683个），有智能化工作面的煤矿823处，415台无人驾驶车辆在35处露天煤矿推广应用，1.3万个固定岗位实现了无人值守。
通过大力推动煤矿智能化建设，2016年以来，全国煤矿井下作业人员减少37万人，智能化矿井杜绝了较大以上安全生产事故，百万吨死亡率大幅低于全国平均水平。
