在当今这个科技日新月异的时代，煤矿行业正经历着一场前所未有的变革。从传统的依赖人力开采，到如今逐步迈向智能化、绿色化，煤矿行业的每一次进步都凝聚着无数科技工作者的心血与智慧。今年7月，在国家矿山安全监察局组织的“矿山安全科技进内蒙古”的活动中，煤矿智能化开采领域的领军人物——王国法院士，为我们深度解析了煤炭产业高端化、智能化、绿色化发展路径与问题解析。
煤矿智能化开采的时代背景与战略意义
“习近平总书记多次强调，要因地制宜地发展新质生产力，积极地运用新技术改造提升传统产业，推动产业高端化、智能化、绿色化。”王国法院士一开场便引用了总书记的重要指示，为我们揭示了煤矿智能化开采的时代背景与战略意义。
在当前全球能源格局复杂多变的背景下，煤炭作为保障国家能源安全的压舱石，其作用愈发凸显。然而，面对新能源的快速发展，煤炭行业并未因此而被边缘化。王国法院士指出：“尽管新能源在快速发展，但其技术经济局限性在很多方面短期内还难以突破，不稳定性、间歇性造成出力较小。因此，在双碳目标下，煤炭的战略属性与压舱石作用更加突出。煤炭是可以实现安全高效开采与清洁低碳利用的最可靠、最安全稳定的能源。”
在王国法院士看来，煤炭行业的未来并非一片黯淡，而是充满了机遇与挑战。“我们要全面准确地理解双碳目标和煤炭的作用。”他强调，“双碳目标是我们国家的国际承诺，也是国家战略。在这样一个双碳目标下，我们还是要坚定煤炭行业高质量发展的自信。”
煤矿智能化开采的技术创新与实践
近十年来，我国在煤矿智能化开采方面取得了显著的技术创新与实践成果。王国法院士作为这一领域的领军人物，亲自见证了这一过程的艰辛与辉煌。
1.智能化示范煤矿建设取得显著成效
自2020年八部委发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》以来，我国煤矿智能化建设进入了快速发展阶段。智能化示范煤矿建设取得了显著成效，高可靠融合通讯、工业互联网平台、综合智能化管控平台等先进技术得到了广泛推广应用。
王国法院士介绍道：“供配电系统、主煤流运输系统、供排水系统实现了常态化的无人值守作业；智能采掘系统、智能辅助运输系统、煤矿机器人、露天矿卡无人驾驶系统等取得了积极进展。煤矿智能化技术与装备的国产化成套化水平明显提升，初步形成了适用于不同煤层赋存条件的智能化煤矿建设模式。”
2.构建了煤炭开采数字化和智能化的基础体系
通过多年的煤矿智能化建设实践，我国构建了煤炭开采数字化和智能化的基础体系与煤矿智能化的技术体系。王国法院士表示：“我们建立了煤矿数字逻辑模型和复杂巨系统融合方法，开发了基于矿山大模型的智能化系统，构建了煤矿智能化标准体系框架，提出了数据处理方法和技术标准，为煤矿智能化发展奠定了理论基础。”
3.形成了三种发展范式
基于因矿施策的原则，根据不同煤矿的储存条件，我国煤矿智能化建设形成了三种发展范式。王国法院士详细阐述了这三种范式：一是对于开采条件比较好的煤矿，全面开展十化建设，实现智能生产、绿色矿区、智慧生活。所谓“十化”，即信息感知的数字化、数据模型的多元化、管控平台的一体化、系统设备的可靠化、工艺流程的精细化、灾害防治的精准化、智能运行的常态化、管理运维的标准化、开发利用的绿色化、生产供给的柔性化。二是对于条件比较复杂的煤矿，开展“五优先五重点”的建设，以实现减人、增安、提效为目标。优先建设固定场所无人值守、优先建设主副运输的智能系统、优先建设智能采掘工作面。三是对于复杂条件下的煤矿，全面推进机械化+智能化开采，通过智能化技术提高安全保障能力，把工人从危险作业中解放出来。
4.智能化开采技术迭代发展
在智能化开采技术方面，我国不断取得新的突破。王国法院士特别提到了中国煤科天玛智控研发的新一代网络型控制系统一体化的控制中心：“这个控制中心构成了新一代无人化智能开采控制系统的装置，在国家能源集团神东的榆家梁煤矿和陕煤集团黄陵一矿打造了常态化工作面无人操作的智能化工作面。”
针对不同厚度的煤层，我国也研发了相应的智能化开采装备和技术。王国法院士介绍道：“对于薄煤层，特别是1.1米以上的薄煤层，我们采用新研制的成套薄煤层综采装备实现智能化开采。对于中厚煤层超长工作面的智能化开采，如小保当煤矿2~3米的中厚煤层450米超长工作面实现了千万吨的目标。对于大采高工作面6~10米的超大采高工作面，主要在我国陕北和鄂尔多斯条件比较好的矿区应用，形成了年产2000万吨的柔性生产能力。”
5.复杂条件下的智能化开采
对于复杂条件下的煤矿，我国也全面推进了机械化+智能化开采。王国法院士以老矿区为例：“贵州老矿区的各种复杂条件煤矿通过智能化技术提高了安全保障能力。另外，在国家重点项目中，我们在淮南口孜东煤矿的千米深井条件下实现了350米工作面超长工作面的智能化开采，效率和安全保障水平大幅度提高。”
煤矿智能化开采面临的难题与挑战
尽管我国在煤矿智能化开采方面取得了显著成果，但仍面临诸多难题与挑战。王国法院士坦诚地指出了当前存在的问题：
1.薄煤层无人化高效开采难题
薄煤层开采一直是煤矿智能化的一大难题。王国法院士表示：“薄煤层开采空间狭小，装备能力尺寸存在矛盾，工人难以进入开采空间，因此更要求无人化。但智能薄煤层的开采需要细分不同厚度，降低一点采高都会带来很大的难度。特别是装备研发方面，抠出一点空间就十分困难。”
他进一步指出：“我们针对薄煤层提出了几种目标，比如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100~150万吨。但即便在1.1~1.3米工作面相对装备基础较好的情况下，我们的目标也是要提高效率，向年产150~200万吨迈进。”
2.智能化开采常态化运行水平不高
尽管我国已经建成了多个智能化工作面或矿井，但真正能够常态化运行的比例并不高。王国法院士表示：“提高智能化开采的常态化运行水平是我们的重要任务，也是智能化高质量建设的重要目标。这其中，运维管理是非常重要的一环。”
3.适应低碳要求，推进节能减碳
在双碳目标下，如何适应低碳要求、推进节能减碳也是煤矿智能化开采面临的一大挑战。王国法院士强调：“我们要全面推进节能技术，推进10千伏综采工作面电压升级，全面推进井下设备的完全电动化，积极探索多能耦合发展。”
未来展望：科技引领煤矿智能化新篇章
展望未来，王国法院士对煤矿智能化开采充满了信心与期待。他表示：“随着大数据、互联网、遥感探测等新技术与矿业的交叉融合，数字化智能化技术和装备的研发与应用将不断推动矿业发展新动能。煤炭智能化技术的快速发展将为绿色矿山建设提供有力保障，推动煤炭行业实现以安全、高效、绿色为核心的高质量发展。”
同时，他也呼吁行业内外加强合作与创新：“我们要加强产学研用深度融合，推动技术创新与产业升级。通过构建5G+ABCD的支撑技术体系，支撑煤炭产业的数字化转型，建设绿色智能开采、数字孪生的智慧矿山。”
在王国法院士看来，煤矿智能化开采的未来充满无限可能。“只要我们坚定信心、勇于创新、不断突破，就一定能够开创煤矿智能化开采的新篇章，为国家的能源安全和经济社会发展作出更大贡献。”
