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到2035年中国煤矿要基本实现智能化
——解读《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》
作者: 发表时间:2021年01月15日

   编者按:2020年3月,国家发改委等八部委印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》(以下简称《指导意见》)。中国工程院院士、煤炭开采技术与装备专家王国法就该《指导意见》发布的背景、意义及主要内容进行公开解读。

  中国能源革命的方向是“净煤”

  矿业是人类经济社会发展中不可替代的基础产业。为人类提供基本的物质与能源保障,支撑着世界经济社会的繁荣发展。人类所耗费的自然资源中,矿产资源占80%以上,地球上每人每年要耗费3吨矿产资源。中国、美国、俄罗斯是世界三大矿业生产国,三国合计产值占全球的40%。

  其中,能源占矿产资源生产、消费的绝大多数,能源、金属和非金属产量产值分别占68%、7%和25%。中国、美国、俄罗斯、印度和澳大利亚是全球最大的矿产资源生产国,五国合计生产值占全球60%。

  2019年,我国能源总量稳定增长,能耗水平总体下降,但煤炭仍然是我国的基础能源。全国煤炭消费量大约40亿吨,消费量增长1.0%;国内原油消费量6.96亿吨,同比增长7.3%;天然气消费量约3067亿立方米,同比增长9.4%。受新冠病毒疫情等国际、政治、经济各方面复杂因素的影响,目前石油价格大幅下挫,不仅使石油企业的经营步履维艰,对煤炭和整个能源行业,都带来了一定的负面影响。

  同时,全球矿业正在复杂的经济形势中蓄能转型。气候变化推动全球能源消费革命,煤炭、石油、天然气以及非化石能源消费占比逐渐呈现出“四分天下”的格局。这与过去煤炭、石油、天然气“三分天下”的格局相比,已经发生了一些变化,非化石能源的消费占比逐渐成为很重要的部分。

  低碳发展推动了能源利用走向绿色清洁化,能源创新推动世界能源结构的多元化,全球能源治理机制在政治、经济多方面影响下面临调整。

  煤炭始终是我国能源安全的压舱石,是可以清洁高效利用最经济安全的能源,在未来相当长的时间内,煤炭仍然有其竞争力。我国能源革命的方向不是“去煤”,而是“净煤”,即煤炭的清洁高效利用。

  全球矿业在复杂的经济形势中蓄能转型,科技创新正在引领传统矿业转型升级,加速向绿色、安全、智能高效方向发展。在能源供给侧实施清洁替代、能源消费侧实施电能替代,形成清洁主导、电为中心的能源格局,这是世界能源转型的大趋势。

  能源系统正在向全球互联互通发展,能源供应由点对点向区域配置、跨国配置发展。能源产业向优质高效升级,绿色低碳产业比重将大幅增加,能带动上下游产业转型升级。绿色发展将成为矿山的最基本要求,煤炭的高效、清洁利用也将成为我国能源革命的方向。

  煤矿智能化是核心技术支撑

  科技创新为矿业转型发展提供新动能。科技创新的加速推进,使得大数据、互联网、遥感探测等新技术与矿业交叉融合,数字化、智能化技术和装备研发应用,则使矿业发展新能源日益强劲,也为矿业转型升级实现创新发展开辟了新领域——矿山智能化。

  以人工智能(AI)、机器人、物联网、纳米技术、生物技术、材料科学、能量储存和量子计算为特征的第四次工业革命,促进了矿业向绿色、安全、智能高效转型,推动全球矿业价值链的转变。

  煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术。煤矿的智能化就是基于人工智能、大数据、互联网+、云计算技术,构建煤矿井下到井上全生产链条智能化开采、安全、保障体系,构建“感知-互联-分析-自学习-预测-决策-控制”的生产过程智能化体系和架构。

  习近平总书记指出:“人工智能技术的发展将深刻改变人类社会生活,改变世界。我们应抓住机遇,在这一高技术领域抢占先机。”

  近年来,我国煤矿智能化建设步伐加快,企业进行煤矿智能化建设的积极性也非常高,机械化、自动化、信息化、智能化程度不断提升,尤其是在薄和较薄煤层智能化综采,大采高和超大采高智能化综采,以及特厚煤层综放开采智能化技术与装备方面,我国已经实现了领跑。

  《指导意见》的出台为煤矿智能化指明发展方向。目前,我国煤矿智能化发展处于初级阶段。特别是前两年,很多企业、很多人对于什么是煤矿智能化、如何建设智能化煤矿等问题,认识不统一,也存在着智能化建设标准与规范的缺失、技术装备保障不足、研发平台不健全、高端人才匮乏等问题。

  为了统一认识,理清发展思路,从2018年底,我们配合国家能源局开始准备起草《指导意见》,期间多次召开煤炭专家和企业代表座谈会,探讨煤矿智能化发展中的有关问题,凝聚行业共识。

  国家煤矿安全监察局于2019年1月2日发布了《煤矿机器人重点产品研发目录》,多个煤炭大省也先后颁布了一些促进煤矿智能化发展的相关政策建议。2019年7月份,我们以中国工程院院士建议的方式,向中央办公厅和国务院办公厅提交了《关于加快煤矿智能化发展的建议》,这个建议也促成了《指导意见》的落地。经过一年多的反复修改、论证,《指导意见》于今年3月份由八部委联合印发,对我国煤炭工业发展具有重要意义。

  《指导意见》包含总体要求、主要任务、保障措施三大部分十八条意见,为煤炭生产企业指明了建设方向与发展目标,它符合世界产业科技发展的潮流,也符合我国发展的战略、符合企业发展的要求,这是一个对煤炭工业发展具有里程碑意义的纲领性文件。

  对智能化煤矿有重要指导作用

  加快煤矿智能化的发展,建设“智能+绿色”煤炭工业新体系,实现煤炭资源的智能化安全高效绿色开发与清洁高效利用,是我国煤炭工业新时期高质量发展的战略任务和必由之路。

  《指导意见》提出了煤矿智能化发展的四条基本原则:坚持企业主体,与政府引导相结合;坚持立足当前,与谋划长远相结合;坚持自主创新,与开放合作相结合;坚持典型示范,与分类推进相结合。

  《指导意见》提出了煤矿智能化分阶段发展目标,我们把这个目标分为三个阶段。

  第一阶段,到2021年要建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿,初步形成煤矿开拓设计、地质保障、生产、安全等主要环节的信息化传输、自动化运行的技术体系,基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或无人操作、井下和露天煤矿固定岗位的无人值守与远程监控。

  第二阶段目标,要在“十四五”末期,即2025年让大型煤矿和灾害严重的煤矿基本实现智能化。

  第三阶段目标,要在2035年使各类煤矿基本实现智能化,构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统,建成智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。

  《指导意见》提出的三阶段目标是基于我国煤矿智能化研究与实践,和世界科技发展趋势提出的一个明确目标,它对于我们煤炭企业建设智能化煤矿有重要的指导作用。

  近年来,我们一些重点煤炭企业已经在煤矿智能化建设中取得重要进展,技术装备研发也取得了一批重要成果,为煤矿智能化发展提供了支撑条件。所以2021年的目标虽然非常紧迫,但是已经有相当的发展基础,按照典型示范、分类推进的原则,通过加强统筹规划,到2021年因地制宜建设一批效果突出、带动性强的智能化示范煤矿,形成多种煤矿智能化产业发展模式,这个目标是科学可行的。

  行业相关部门和各主要产煤省区及大型煤炭企业,都将根据指导意见制定实施方案,分类纵深推进煤矿智能化发展。

  智能化煤矿建设“十大任务”

  《指导意见》提出了智能化煤矿建设的十项主要任务:一、加强顶层设计,科学谋划煤矿智能化建设;二、强化标准引领,提升煤矿智能化基础能力;三、推进科技创新,提高智能化技术与装备水平;四、加快生产煤矿智能化改造,提升新建煤矿智能化水平;五、发挥示范带动作用,建设智能化示范煤矿;六、实施绿色矿山建设,促进生态环境协调发展;七、推广新一代信息技术应用,分类分级建设智能化平台;八、探索服务新模式,持续延伸产业链;九、加快人才培养,提高人才队伍保障能力;十、加强国际合作,积极参与“一带一路”建设。

  煤矿智能化是一个复杂的“巨系统”,建设要坚持“一张蓝图建到底”,首先要做好顶层的规划设计。我们也要借鉴“他山之石”,将其他行业现有成熟的智能技术在煤炭生产领域进行转化与应用。

  同时,要加大攻关核心技术的力度,不断提高煤矿智能化水平,还要建设煤矿智能化标准体系,支撑煤矿智能化高质量的发展。煤矿智能化标准体系建设工作已经进行了一年多的工作,目前已经基本完成了体系文件。

  《指导意见》还提出,要成立煤矿智能化联盟。在国家能源局、国家煤矿安全监察局的指导下,由中国煤炭学会和中国煤炭科工集团联合发起,2019年9月,首批27家大型煤炭骨干的企业集团、科技企业、高校等组成了“煤矿智能化创新联盟”。(贺春禄整理)

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