煤炭智能化开采：从“出煤不见煤”向“采煤不见煤”的大跨越

煤炭行业面临着地质构造复杂。根据查询煤炭智能精准开采相关资料得知，分析煤炭智能精准开采提出的背景是煤炭行业面临着地质构造复杂。煤炭安全智能精准开采已从科学构想发展为理论和技术现实，为中国煤炭科技创新从跟跑、并跑到领跑跨越提供了强劲动力。

煤炭智能精准开采3.0关键技术简述如下：

1、远程人工干预技术液压支架自动化运作

液压机运作环境较为复杂，为了使液压机能够正常运作，一般需要大量技术员工对液压机进行实时动态监控，那么这必然会造成大量人力资源的浪费以及公司成本的增加，更重要的是针对出现的问题不能够及时发现，就会导致信息反馈不及时。

最终会造成整体煤炭开采工作的整个运作效率低下。如果可以实现液压机的运作能够处于实时的监控状态之下，那么这将会大大提高煤炭开采工作的运作效率。

2、视频监控技术实现综采工作面实时监控

对于煤矿企业来说，在煤矿开采的过程当中，必然会面临开采人员的人身安全问题，尤其是地下煤矿开采活动，为了能够降低安全事故的发生概率，并且对已发生的事故能够做出及时的响应，就需要在综采工作面安装监控系统，从而对地下环境实现实时动态监控。

通过监控中心与指挥中心的互联互通以及相互协作，不仅能够实现工作面的可视化，同时还提高了井下作业的安全性，实现了地面指挥中心对井下作业相关情况的及时捕获，并针对突发事故做出及时的反应。

3、综采自动化集中控制技术实现设备全面监控

我国大多数煤矿企业已经建立起了一套比较完整的自动化综采集中控制系统，在煤炭开采过程中，可以实现机械设备处于全面控制并且被实时监控的状态。例如，采煤专用设备，液压支架、供电设备等。此外，根据实际工作环境，设计合理的施工工序。

实现井下作业控制系统与地面控制中心控制系统集中控制综采工作面，不仅可以实现煤炭开采流程全自动，还可以实现井下作业的可视化，从而在很大程度上提升了井下作业的安全性以及提高煤炭开采的工作质量。

2、减人提效，降低吨煤成本。

3、政治因素，今后智能化开采无疑将是煤矿未来的发展方向，要提早规划。

1、能够准确的探明煤的储量地质结构，对科学开采确立项目规划，对自然环境的保护提供了准确的依据。

2、智能化的开采施工，能够翻天覆地的变化采掘工人的工作环境，劳动强度。

3、智能化采掘，能够降低开采成本，充分提高经济效益和社会效益。

煤矿智能开采技术专业很不错。

煤矿智能开采技术是一门专科专业，属于资源环境与安全大类中的煤炭类，基本修业年限为三年。专业目的是培养具有良好职业道德和人文素养，掌握煤炭开采必需的地质测量、采煤方法、通风安全等基本知识。

煤炭是我国重要的基础能源和重要原料，是不可再生的资源，煤矿智能开采技术是煤炭行业走新型工业化道路的技术支持。毕业生主要在矿山设计、生产、建设、组织管理等单位工作，毕业后能够从事采掘施工、生产组织、技术管理和安全管理等职业。

中国煤炭工业将继续保持旺盛的发展趋势，今后一个较长时期内，中国煤炭行业的发展前景都将非常广阔。

近年来，煤矿智能化建设不断提速，山西、内蒙古等地持续推进煤炭智能化开采。公开信息显示，截至 2021 年底，全国已建成 800 多个智能化采掘工作面，实现智能化工作面从薄煤层、中厚煤层到特厚煤层的综采、综放开采的全覆盖。但业内人士也指出，当前煤炭行业的科技创新体系。

目前国家正大力推动煤炭开采企业的整合，煤炭流通市场也将趋向集中，这将逐步提高煤炭流通企业的市场进入壁垒，小规模煤炭流通企业的生存空间将不断缩减，大规模、跨区域的流通服务商将成为主流。

在碳达峰碳中和背景下，控制煤炭消费是推动能源绿色低碳转型的重点方向，同时煤炭也肩负着保障我国能源安全的重要责任。中国要实现“3060”目标，需要优化产业结构和能源结构。煤炭是我国重要的基础能源，为国民经济和社会发展提供了可靠的能源保障。在智能化发展大潮之下，煤炭行业亟待借势转型。

科技推送煤炭行业“高能”运转，全方位推动选煤厂精细化管理工作，实现减人增效的目的。

随着人工智能、5G 等新一代信息技术的迅猛发展，正处于从工业经济向数字经济转型过渡的大变革时代。

以“黑色煤炭、绿色发展、高碳能源、低碳利用”的管理理念，以精细化的管理模式，建立的智能化洗煤厂平台，最大限度以用户需要提供优质信息，发掘业务协同价值，多维度多层次展现，帮助用户迅速做出决策，提高选煤厂业务效率及质量。搭建选煤厂区建筑及生产设备、管线等设施的三维场景，将生产数据采集、安全监测监控与生产时空有机结合，构建了集智能巡检、设备安全监测、预警功能、企业管理于一体的三维可视化管理系统。

整体场景采用航拍建模方式获取，利用飞机或无人机搭载多台传感器，对选煤厂进行拍摄采集，快速高效获取真实反映厂区情况的数据信息。在线监测核心设备运行情况，对选煤厂智能管控实现全覆盖，避免监控不到位、工作人员疏忽等问题所造成的各类事故的出现，确保了选煤厂机电设备的正常、平稳、持续、高效的工作。

日常管控、企业历程、应急管控为主体进行展示。系统聚焦产品运输、洗选加工关键流程管控，化繁为简，从根本上堵塞管理漏洞，通过精准监督推动企业高质量发展。系统可实时显示重介旋流器、精煤皮带、振动筛、原煤皮带等重要设备的动态数据，当点选不同楼层设备时，自动弹出设备多重信息，创建多参数实时在线监测。

数据信息包括运行设备的振动频率、温度、故障信号、趋势信号等数据，管理人员可通过此功能，进行调用查看设备运行状态、故障属性及导致故障发生的相关联信息历史数据。

搭建的压滤车间可视化管理系统，通过引擎将压滤车间的压滤机以及楼层分布进行 1:1 还原，可随时查看设备基本信息、运行信息、故障信息等。点击左侧面板压滤机以及楼层展开，即可查看车间楼层分布情况以及压滤机工作状态。

实时监测系统内压滤机状态信息，包括松开、压紧、进料等各进程状态，打破压滤机与压滤机之间、压滤机与智能压滤检测系统相关辅助设备之间的信息孤岛。实现智能压滤检测系统内所有设备及相关信息的统一集中监管，降低岗位巡检工的劳动强度，方便生产监管。

展示了厂区所有建筑用能、重要设备或工艺的能源消耗。点选内场景建筑图标，可以清晰明了地看出对应建筑当日及一周内用水、用电、用气的累计值以及变化趋势，能源管理一键触达。

支持模拟无人机视角漫游，当经过厂区建筑时，可自动弹出对应设备信息及瞬时带煤量变化趋势、在线统计设备故障数量，值班人员根据实时显示的数据进行复查留存，实现对煤炭产量的实时准确监管，有效解决职工不履职、工作疏忽容易造成事故隐患的现象，防止皮带断带等事故的发生。

打造健康舒适厂区

系统对接环境监测系统，实时采集厂区内各监测指标，以及选煤厂房内各有害气体，并选用Hightopo丰富的图表、平面图等形式形象展示，通过设置环境数据预警值和告警值实现平台环境监测的自动告警。

优化选煤厂用能

能耗监测系统的监测范畴涵盖厂区的电、水、气，通过智能设备对能源消耗进行全面感知，对各类能耗进行采集统计，并经过能耗分析挖掘对厂区生产生活的整体用能优化。

完善选煤厂安全建设

通过搭载智慧化物联网设备，对厂区资产信息进行统计分析，实现厂区资产的数字化管理。同时也能进行物资定位与盘点，实现管理人员对物资的全生命周期管理。

保障厂区生产生活安全

对每日巡更计划的实施情况进行有效监测，并可联动 3D 场景查看巡更计划在厂区中路线、视频点位等信息。同时图表化展示巡更过程中的异常上报趋势，分析出巡更异常的高发时间段与区域。

2021年12月召开的中央经济工作会议明确指出：传统能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基础上。要立足以煤为主的基本国情，抓好煤炭清洁高效利用，增加新能源消纳能力，推动煤炭和新能源优化组合。

煤炭是我国的基础能源和重要工业原料，建国以来累计生产原煤960亿吨以上，为国民经济和社会发展提供了可靠的能源保障。面对现代化强国目标和落实碳达峰碳中和要求，非常有必要科学认识煤炭在新时期的作用和地位，持续推进煤炭消费转型升级，实现煤炭工业的绿色低碳转型，推动能源安全新战略向纵深发展。

立足基本国情，提高煤炭供应的精准调控和保障能力

我国的能源资源禀赋条件为“富煤缺油少气”，2020年煤炭消费量占能源消费总量的56.8%，天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费量仅占24.3%。当前，我国的能源需求仍呈增长趋势，尽管煤炭在能源消费总量中的占比不断下降，但考虑到可再生能源短期内难以大规模替代传统化石能源，煤炭仍将是我国能源供应的“压舱石”和“稳定器”。

所以，煤炭的稳定供应是我国能源保障的重要内容。这涉及到煤炭的可供性、可获得性、可持续性和生态性等，取决于我国煤炭资源的赋存状况与勘探开发水平、开采技术与工艺的成熟度以及成本、煤炭资源的储采比及其利用效能，以及煤炭开发利用对环境的损伤程度等。

我们可将一段时期内确保行业可持续发展的煤炭消费量的动态变化区间称作“煤炭安全区间”。确定“煤炭安全区间”成为提高煤炭可靠供应保障能力的重要课题。“煤炭安全区间”是一个动态的有界区间。区间上限是某特定时间节点煤炭消费量的最大值，受资本投资、碳减排、生态环保、能源供给结构等因素影响。区间下限是某特定时间节点保障能源供应需要的煤炭消费量的最小值，短期内由煤炭的兜底保障特点确定，中长期由新能源的有序替代和煤炭的原料属性确定。

同时，为实现煤炭供应的精准调控和有效保障，必须加强新型储备能力建设，既包括资源储备的精准勘查能力，也包括煤矿开发建设能力，更要提升煤量储备的能力，合理建设煤炭仓储设施，增加供应的弹性和韧性。

应对重大挑战，推动煤炭生产方式和管理模式变革

煤炭行业转型升级和高质量发展面临着安全生产、生态保护、低碳消费、数字转型等一系列新挑战。首先，随着开采深度的不断增加，部分煤矿由低瓦斯向高突矿井演变、无冲击地压危险向弱冲击或强冲击演变，水文地质类型由简单向复杂或极复杂演变，灾害防控难度不断加大。其次，14个大型煤炭基地中，陕北、晋北、晋中、晋东、黄陇、神东、宁东、鲁西、河南9个基地分布在黄河流域，对煤炭资源开发提出了更高要求。第三，煤炭是传统高碳能源，降低煤炭消费总量及消费过程中的碳排放强度是实现“双碳”目标的必然选择，也是当前亟需解决的难题。第四，作为传统的工业领域，煤炭行业数字化基础相对薄弱，数字化转型的难度较大。应对这些重大挑战，要求全煤炭行业要完整准确贯彻新发展理念，积极构建新发展格局，坚定落实能源安全新战略，继续进行改革和自我革命。

煤矿智能化建设正是在新发展理念下，煤炭企业参与构建新发展格局的具体行动，也是煤炭企业满足矿工对美好生活向往的必然选择。然而，随着煤矿智能化建设的深入推进，以及煤矿生产力水平的不断提升，必然带来煤矿生产组织模式与管理方式的调整，煤矿“生产关系”必须适应智能化“生产力”水平。因此，伴随着煤矿智能化建设，煤矿生产与组织管理能力提升成为煤炭企业的“必做功课”。

目前，我国煤矿智能化建设已走在整个矿山领域的前列，有力推动了新一代信息技术与矿山开采的深度融合。据初步统计，截至2021年底，全国已完成116个智能化煤矿建设，智能化采煤工作面已完成省级（中央企业）验收132个，智能化掘进工作面已完成省级（中央企业）验收105个，已有26种机器人在煤矿现场应用。

推进消费升级，加快煤炭向清洁燃料和优质原料转变

我国在燃煤发电超低排放升级改造方面取得了显著进展，加速了煤炭作为燃料的清洁化转变。煤炭作为原料不仅可以固碳，而且能够提供丰富的油品和化工品，有力拓展了煤炭的消费利用空间。

煤炭作为原料向高端化发展，正是要不断延伸产业链，开发高性能产品。一是加强航空航天煤基高性能燃料、舰艇用柴油、特殊环境燃料、一体化通用燃料等特种油品研发；二是加强聚乙醇酸等煤基可降解塑料(8967, 22.00, 0.25%)产品技术攻关，掌握含氧单体共聚接枝和封端技术，接近通用塑料水平；三是以煤液化油渣沥青(3594, -18.00, -0.50%)和煤焦化沥青为原料，开发国防、航空航天用高模量碳纤维、超级电容器活性炭、高性能储能电池负极等材料；四是攻关间接液化α烯烃分离加工技术、高端润滑油、高端费托蜡制备技术，延伸煤制烯烃产业链。

煤炭作为原料向多元化发展，正是要充分发挥煤化工差异化发展优势。一是研发煤制油、煤制化学品联产耦合工艺和产品联合加工技术，实现产品多元化；二是研发石脑油和甲醇(2795, -16.00, -0.57%)共裂解技术，优化石脑油裂解反应和甲醇制烯烃反应热平衡，生产烯烃的同时联产PX，实现研发材料多元化三是探索煤化工与新能源、天然气化工、生物化工、石油化工、冶金建材过程的耦合技术，提供能效物耗优化解决方案。

煤炭作为原料向低碳化发展，正是要打造零碳排放煤化工产业。一是研发新型高效催化剂与工艺和过程节能技术，实现煤化工过程源头减碳；二是突破可再生能源制氢制氧与煤化工合成耦合技术，应用绿氢绿氧，降低煤化工工艺过程碳排放；三是应用可再生能源绿电作为电力，研发高效储热制蒸汽技术，利用绿电和低谷电价制蒸汽；四是开展煤化工CCUS技术攻关，突破煤化工二氧化碳低成本捕集、二氧化碳化工和矿化利用、二氧化碳驱油地质封存技术，开发二氧化碳制芳烃、乙醇、乙二醇、烯烃、碳酸脂、DMF等化学品等。

加强科技创新，构建保障行业高质量发展的标准体系

面对煤炭兜底保障和绿色低碳转型要求，煤炭行业提出了“31110”科技创新任务，包括煤炭绿色智能开采、煤矿重大灾害防控、煤炭清洁高效转化三大基础理论研究，煤炭资源勘查与地质保障、大型现代化矿井建设、煤炭与共伴生资源协调开采、煤矿灾害防治、煤矿智能化与机器人、煤炭清洁高效加工、煤炭低碳转化利用、煤矿职业健康保障、煤矿应急救援、矿区资源利用与生态保护十大重点领域核心技术攻关，煤矿井巷全断面快速掘进、复杂地质条件煤层智能综采、智能化煤矿建设、智能精细高效洗选、煤炭分质利用、煤炭液化及高端化工品制备、废弃矿井地下空间资源综合利用、矿区大宗固废资源利用、大型矿区生态修复、煤炭产品质量精准调控等十项重大技术创新示范，以及和百项先进适用技术推广应用。

构建煤炭领域新型标准体系，发挥标准化的基础性和引领性作用，对于保障煤炭行业高质量发展具有重要意义。目前，煤炭领域标准主要集中在煤矿勘察、建设、生产以及煤炭加工、利用等方面，应进一步扩展至生产服务等领域，并加大在矿工健康、绿色开采、煤矿智能化、矿区生态建设、煤炭清洁利用、碳减排等关键技术领域的制定力度，同时加强技术研发、标准研制和应用推广的协同，加大团体标准的自主制定力度，推动煤炭领域标准供给向政府与市场并重转变。

坚持走清洁低碳、绿色安全、智能高效、多元协同的高质量发展道路

碳达峰碳中和目标对煤炭行业的发展提出了新的要求，但“双碳”并不是简单的“去煤化”，煤炭清洁高效利用能够为我国能源转型提供立足点，在未来能源结构转变中发挥重要的支撑作用。

煤炭行业必须坚持走清洁低碳、绿色安全、智能高效、多元协同的高质量发展道路，不断打造矿区“生态和谐”样板，构建矿区山水林田湖草沙多生态系统；持续拓展煤炭清洁消费空间，推进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展；加快煤矿智能化建设，着力提升煤矿安全生产水平，让更多发展成果惠及广大矿工；立足以煤为主的基本国情，加快煤电的灵活性改造，推动煤炭和新能源优化组合。

(一)煤田地质勘探精度、快速建井上巷道掘进技术水平不断提高

以高分辨率三维地震勘探技术为核心的精细物探技术，结合其他的高精度、数字勘探技术的应用推广，极大地提高了井田的精细化勘探程度，为大型矿井设计提供了资源保障。深井、厚冲积层条件下的矿井建设水平不断提高，采用钻井法、冻结法两种凿井工艺，基本解决了近600米厚松散冲积层的矿井建设难题，达到国际领先水平；千米深凿井技术和工艺取得了突破性进展，立井井筒施工速度达到每月230米以上，创造了世界纪录。煤巷、半煤岩巷掘进技术装备得到长足发展，研制成功了一系列高可靠性的半煤岩巷掘进机，配合巷道锚杆锚索支护新技术，显著地提高了巷道掘进施工的机械化水平，为我国现代化矿井建设提供了有力的技术保障。

(二)煤矿综采成套装备水平得到提升，高产高效矿井建设取得巨大成就

近几年来，自主研究开发了具有国际先进水平的大功率电牵引采煤机，具有电液控制功能的大采高强力液压支架，大运力重型刮板运输机及转载机，大倾角、大运力胶带输送机，可为开采煤层厚度5米左右、配套能力每小时2500吨、年生产能力600万吨的综采工作面提供成套装备及开采工艺，在比较复杂的开采条件下实现高产高效。到2005年底，全国符合高产高效矿井建设条件的煤矿共有197个，产煤6.35亿吨，人均工效达到17.5吨，百万吨死亡率为0.045，主要技术经济指标接近或达到了世界先进水平。

(三)煤矿瓦斯、火灾治理等技术不断改进，安全生产的技术水平得到提高

为全面落实“先抽后采、监测监控、以风定产”的方针，地面抽采、本煤层抽采、邻近煤层、采空区抽采等瓦斯抽采技术得到了广泛应用。目前，属于高瓦斯和瓦斯突出煤矿的原国有重点煤矿90%以上开展了瓦斯抽采工作，年抽采量达到20多亿立方米，其中40%被用于瓦斯发电或作为民用燃料。基于计算机网络系统的全矿井安全监测系统和远程集中监控系统被普遍推广应用，在煤矿瓦斯事故监控和防治中发挥了重要作用。研究开发的地音监测仪、微震监测系统以及电磁辐射装置，用于预测矿井动力灾害，使不发生动力灾害区域的预报准确率达到100%，可能发生动力灾害区域的预报准确率达到80%以上。同时矿区火灾隐患识别及控制新技术研究也取得了突破，矿井火区的早期预报、注浆灭火技术日趋成熟并得到广泛推广应用。由于煤矿安全生产技术的不断创新和推广，煤矿安全生产形势总体趋于好转，“十五”期间全国煤矿事故死亡人数和百万吨死亡率等指标呈下降趋势。

(四)洁净煤技术水平不断提升，煤炭资源的综合加工利用技术加快发展

煤炭的洗选加工是洁净煤技术的源头，经过十几年的攻关，重介选煤技术取得积极进展和广泛推广，实现了传统洗煤工艺的升级和改造。同时，浮选技术也日趋完善，有效地提高了精煤回收率和浮选效果。目前，我国自主研发的煤炭洗选技术装备可以满足年产500万吨大型选煤厂建设的需要。

近年来，与煤共伴生资源利用技术和环境保护技术也得到快速发展。采用地面和井下相结合的煤层气抽采利用技术、煤矸石发电、土地复垦、洁净开采以及矿井水资源化利用技术的研究开发都取得了积极进展，使矿区生态环境保护、发展循环经济取得了初步成效。在煤炭资源综合加工利用方面，煤炭的洁净燃烧技术、煤炭气化、液化技术以及其他煤化工技术已经从工业试验研究阶段，逐步向工业化、产业化阶段发展。年产50万吨甲醇、15万吨二甲醚生产线已经建成投产，煤炭加工转化技术近期可望取得重大突破。

二、煤炭工业技术进步面临的挑战

由于我国煤层赋存条件复杂，井工开采比例大，中小型矿井数量多，导致了煤炭开采技术水平的多层次性，煤矿整体技术水平和安全生产水平还相对落后，煤炭资源洁净开发利用研究起步晚，技术不够成熟，大量煤炭直接燃烧而造成的环境污染还相当严重。要解决煤炭工业健康发展的一系列重大问题，必须依靠技术进步与创新，全面提升煤炭工业的整体技术水平。

三、“十一五”煤炭工业科技进步的发展目标

煤炭工业要全面落实《若干意见》精神，走资源利用率高、安全有保障、经济效益好、环境污染少的新型工业化道路。我国煤炭工业科技进步发展目标，要紧紧围绕大型煤炭基地建设、煤矿安全高效生产技术、煤炭综合加工利用技术等领域，开展综合攻关，重点突破，强化创新，引领发展，实现绿色开采，发展循环经济，使我国煤炭资源开发利用的整体技术水平有所突破，“十一五”末使科技对全行业经济发展的贡献率达到40%以上。

四、“十一五”煤炭科技进步的重点领域

(一)资源勘探及矿井建设领域

在资源勘探及矿井建设领域，要重点研究开发高精度、高分辨率和高可靠性的地质勘探技术装备，提高地质结构的勘探精度，为我国大型煤炭基地建设和复杂地层条件下的资源开采提供可靠的地质保障。同时开展中东部地区深部煤层资源赋存规律和探测与开采技术、深部高效找矿和快速勘探技术的研究，解决600米深厚冲积层下凿井技术理论和技术难题，为我国深部煤炭资源高效、安全开采提供理论依据和技术手段。

(二)煤炭资源开采领域

在煤炭资源开采领域，利用现代加工、智能控制技术和工况监控技术，研究开发大功率、高可靠性的采煤装备，使井工开采工作面生产能力达到每年1000万吨以上，大型露天矿生产能力达到每年2000万吨以上，同时使薄煤层开采技术和短臂开采装备水平有突破性提高，使采煤装备更适合于各类复杂煤层的开采条件，全面提升我国采煤技术的机械化、自动化水平。