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2020.8.27

建設安全高效煤礦：質優則存，不優則退

建設安全高效煤礦是實現煤炭工業結構調整和轉型升級的重要舉措，對構建現代化煤炭經濟體系，促進煤炭工業高質量發展具有重要意義。在新時代，安全高效煤礦有哪些新內涵，建設標準與要求有哪些新變化？

◆安全高效煤礦建設面臨的困難和挑戰

“目前，全國建成的安全高效煤礦相對數量還不多，占全國煤礦數量的比重不足1/5，這為繼續扎實做好安全高效煤礦建設提供了廣闊空間和前進動力。”中國煤炭工業協會副會長孫守仁說，“但是，在深入推動安全高效煤礦發展的進程中，依然面臨發展不平衡、人才隊伍結構不盡合理等諸多困難和挑戰。”

隨著煤炭生產布局的不斷優化，安全高效煤礦建設逐步向資源條件好、運輸條件好、開采成本低的地區和企業集中，發展不平衡問題越發嚴重。

目前，安全高效煤礦主要集中在山西、內蒙古、陜西、河南、山東、安徽、河北等產煤省份，一些煤炭賦存條件較差的省份，如湖南、重慶、四川、江西等地安全高效煤礦達標數量寥寥無幾。在安全高效煤礦中，國有煤礦占到74.7%，民營煤礦參與度較低，達標等級也相對偏低。截至2019 年4月底，全國仍有1700 余處30 萬t/a 以下小煤礦。這些煤礦技術裝備相對落后，生產效率相對較低，安全高效建設難度較大，呈現結構性不平衡。

“我們還要注意到，復雜條件下安全高效煤礦建設難度在增加，安全生產壓力依然很大。”孫守仁說。

據了解，我國一些老礦井資源枯竭、接續緊張、生產分散以及災害重、負擔重等問題越來越突出，可持續發展面臨挑戰，建設安全高效煤礦難度增大。以“三下”壓煤為例，目前我國煤礦“三下”壓煤量高達140億t以上，而“三下”壓煤開采率僅為7%左右。

“我們還要看到，生態環境約束不斷強化。區域煤炭經濟發展受到影響，綠色開采技術尚未得到廣泛推廣，大氣污染治理倒逼煤炭減量化消費。”孫守仁說，“我們自主創新的能力仍然不強，安全高效煤礦的科技創新體系還不夠完善，卡脖子技術制約安全高效煤礦的發展，高端裝備短板問題依然存在，人才問題日益凸顯。”

據了解，我國煤炭資源“西多東少”，西部煤炭資源量占全國煤炭資源總量的70%以上。但西部地區水資源匱乏，生態環境相對脆弱。中東部地區1000m 以淺的煤炭資源趨于枯竭，而且這一地區地下采煤與地面建設矛盾大，采煤沉陷與村莊搬遷推進難度大。這些因素影響了煤炭的安全高效開采。

同時，我國許多煤礦采掘矛盾突出。特別是硬巖巷道掘進效率低，平均60～90m/月，深部開采重大災害防治技術、沖擊地壓礦井治理技術等尚未突破，智能化開采技術、智能輔助運輸系統、復雜條件下的高速可靠通信技術以及深井巷道支護難題有待進一步破解。煤礦自動化控制系統、高精度傳感器、控制系統芯片、高端軟件等自主開發難度大。我國煤礦人才短缺與人才流失問題突出，緊缺專業人才不足與勞動力結構性過剩矛盾顯現，一線招工難與高層次人才引進難并存。

據統計，截至2019 年7月底，我國煤礦一線人員本科以上學歷僅占3.04%，41 歲及以上人員占比55.6%，煤礦人才隊伍建設亟待加強。

◆努力實現煤礦“安全、高效、綠色、智能”

孫守仁表示，中國煤炭工業協會在“十一五”時期按照“一套標準”（《煤炭工業安全高效煤礦（露天）標準及評審辦法》），提出了“三高四好”的建設標準，即單產單進水平高、勞動效率高、資源回收率高，安全狀況好、勞動條件好、經濟效益好、環境治理好。多年來，按照這一基本建設目標，我國安全高效煤礦發展取得了顯著成效。

“我們需要對安全高效煤礦建設有新的認識。”孫守仁說。

一是安全高效煤礦的高質量建設是煤炭工業高質量發展的基礎和重要組成部分。高質量的安全高效煤礦保障煤炭工業的高質量發展。煤炭工業的高質量發展離不開高質量的安全高效煤礦建設，安全高效煤礦作為煤礦先進生產力的代表，要向“國內一流、世界先進”的目標邁進，努力為國家提供更加安全優質、綠色低碳的煤炭資源。二是安全高效煤礦必須走高質量發展之路。在安全、環境、智能化、供給側改革等政策因素的推動下，安全高效煤礦不能簡單以安全好不好、效益優不優、工效高不高等標準去衡量，不能粗放地搞安全高效，要突破傳統發展模式，以供給側結構性改革為主線，以提高煤礦發展的質量和效益為中心，堅持“管理、裝備、素質、系統”并重，牢固樹立“安全、高效、綠色、智能”發展理念，走高質量建設之路。

孫守仁認為，必須堅持安全可靠的根本原則，要全面提升煤礦安全保障能力，實現從“零死亡”到“零傷亡、零傷害”的轉變，實現從“保安全、防事故”到“控風險、保健康”的轉變，推動安全生產和職業健康的協調發展。

據了解，中國煤炭工業協會倡導的行業中長期“一個深化、五個推進、六個轉變”的總體思路明確，推進安全生產長效機制建設，促進行業發展由大幅降低安全生產事故為重點向提高職業健康的保障程度轉變。要以礦工為中心，高度重視礦工的生命安全和身體健康，持續降低工人勞動強度、改善作業環境、加強勞動保護，從標準體系、工作機制、技術創新、現場管理、監測監控、個體防護、責任考核、礦工體檢、治療康復等方面構建一個閉環的煤礦安全健康管理體系，努力為礦工創造一個安全、高效、舒適的工作環境。

“我們要堅持優質高效的基本要求。優質高效就是始終堅持‘質量第一、效益優先’，實現規模發展和質量效益的協調統一。”孫守仁說，“目前已建成的安全高效煤礦，盡管數量占全國比重不足1/5，但產量占全國的56%左右、利潤占全行業規模以上煤炭企業利潤的78%左右，這就是優質高效的具體體現。”

具體講，一要系統簡單。系統簡單是高質量建設安全高效煤礦的前提。要做好統籌規劃和頂層設計，堅持集約化生產的原則，優化系統布局，積極建立“一礦一井一區一面”或“一礦一井二區二面”的生產模式，做到采掘協調、均衡生產、系統簡單、合理可靠。

二要提質增效。提高煤炭生產和利用質量，堅持從質量源頭抓起，建立健全集生產、洗選、運輸、檢驗檢測、用戶回訪于一體的質量保證體系，以質量保市場、保效益、保發展。提高效率和效益，堅持“機械化換人、自動化減人”，以提高煤礦原煤工效和單產單進為抓手，進一步提升煤礦效率效益。

三要強化管理。運用現代信息化管理手段和先進管理模式，理順煤礦發展的體制機制障礙，建立更加精簡高效的管理組織和管理體系，使人、財、物等生產要素高效運行。

此外，要堅持綠色發展的本質內涵。綠色發展，就是用最小的環境擾動換取最大的煤炭資源開采效益，實現煤炭資源開發與生態環境保護的協調發展。綠色開采是安全高效煤礦高質量建設必須破解的重大難題，也是實現煤炭開發與生態環境保護協調發展的重要途徑。“綠則存，不綠則退”將成為一種方向。

“我們還要堅持智能化的發展目標。我們欣喜地看到，目前全國大部分煤礦已經基本實現了機械化，信息化正快速推進，自動化穩步開展。”孫守仁說，“而智能化尚處于初級階段。”

據介紹，下一步，要以智能化為目標，統籌推進“四化”建設。

孫守仁說，礦井“機械化、信息化、自動化、智能化”建設應按照“安全可靠、先進適用、總體設計、分步實施”的原則，根據煤礦條件因地制宜，穩步推進；要以智能化建設為抓手，加強產學研用一體化協同創新，加強人才隊伍建設，加強對煤炭流態化、環境微擾動、透明開采等新型開采理論和方法研究，加強復雜條件礦井災害預測和防治研究，加快煤礦精準地質探測、精確定位與數據高效連續傳輸、智能快速掘進、復雜條件智能綜采、連續化輔助運輸、露天開采無人化連續作業、重大危險源智能感知與預警、煤礦機器人等技術與裝備的研發，推動新基建與智能化的深度融合，切實為安全高效煤礦高質量發展提供技術支撐和人才保障；要以智能化為導向，建設高質量的安全高效煤礦和安全高效礦區（集團）；要緊抓智能化煤礦的發展契機，結合煤炭大基地、大礦區、大集團的資源稟賦、環境容量和先進產能建設，建設安全高效煤礦，打造安全高效礦區（集團），推動行業安全高效綠色智能發展。

（來源：中國煤炭報）

智能裝備，撐起“智慧”煤礦的明天

為貫徹能源安全新戰略，保障煤炭及相關產業高質量發展，前不久，國家能源局發布了《中華人民共和國煤炭法（修訂草案）》（征求意見稿）（以下簡稱《征求意見稿》）。據了解，此次《征求意見稿》是自1996年《中華人民共和國煤炭法》發布以來，第一次大規模修訂。

在《征求意見稿》中，就煤炭智能生產技術裝備的研究、應用和重大工程示范作了專門要求，以期推動煤炭生產的提質增效和安全生產。

中國工程院院士、中國煤炭科工集團（煤炭科學研究總院）首席科學家王國法表示：“總體來看，當前我國煤礦智能化發展處于一個培育示范推廣階段，企業的實踐也表明，煤礦智能化是未來煤炭行業發展的必然趨勢，要堅定不移地沿著這一方向向前推進。”

◆發展趨勢 核心支撐

我國煤炭資源儲量豐富，能源結構以煤炭為主。據統計，新中國成立以來，煤炭占我國一次能源生產量的70%、消費總量的60%以上。

“在我國一次能源中，煤炭是最經濟和可清潔高效利用的能源。”王國法指出，盡管近一兩年來，煤炭占一次能源生產和消費量的比例略有下降，但在未來相當長一段時間內，煤炭仍將在我國能源結構中占較大比例，仍是我國的戰略能源，是我國能源安全的“壓艙石”。

面對煤炭工業高質量發展的要求和實現安全高效綠色開采和更加清潔高效利用的發展目標，煤礦智能化是核心技術支撐已成為行業共識。

王國法表示，煤炭領域的智能化信息化是將大數據、人工智能、云計算等信息技術與煤炭開發技術與裝備進行深度融合，形成全面自主感知、實時高效互聯、智能分析決策、自主學習、動態預測預警、精準協同控制的煤礦智能系統，實現礦井的安全高效智能運行。“這也是煤炭工業實現高質量發展的必然要求。

2020年2月，國家發改委、國家能源局等8部委聯合印發《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》（以下簡稱《指導意見》），明確了煤礦智能化發展的階段目標、主要任務以及相關保障措施。

“《指導意見》推動了行業進一步凝聚共識、統一思想。”令王國法感到欣喜的是，除了煤炭企業自身，例如三大移動運營商、華為公司等信息技術的龍頭企業都以前所未有的高漲熱情參與煤礦智能化建設。

的確，煤礦智能化既是未來趨勢，更是發展需求。

“當前我國煤炭領域在信息化智能化建設方面，主要聚焦減少煤礦井下作業人員。”過去30 多年，中國礦業大學（北京）原副校長孫繼平教授一直從事煤礦安全生產信息化與智能化等研究創新工作，他作為國務院煤礦事故調查專家組組長參加了10起煤礦重特大事故調查工作。

他對煤礦井下智能化、無人化發展的迫切性有著深刻體會。“事故調查表明，煤礦井下作業人員越多，發生事故的概率越大，事故傷亡人數越多。因此，減少煤礦井下作業人員是減少煤礦重特大事故和傷亡人數的有效措施。減少煤礦井下作業人員也是降低煤礦用人成本、解決招工難的有效措施。”孫繼平說。

他表示，我國在煤礦井下無人和少人作業方面還需加大研發力度，如采煤工作面無人和少人作業，掘進工作面無人和少人作業，礦用車輛無人駕駛，供電、輸送機和排水無人值守等。

◆部分領跑“井下”待突破

煤礦智能裝備是煤礦智能化的核心，煤礦智能化對裝備適應性和可靠性的要求極高。

以井下開采為例，孫繼平表示，煤礦井下巷道斷面小、巷道長度達10 余千米、有瓦斯等爆炸性氣體、礦塵大，瓦斯、水災、火災、沖擊地壓、頂板等事故威脅著煤礦安全生產，這也是提升煤炭科技裝備面臨的難點和痛點。“因此，需要針對煤礦井下特殊環境和特殊要求，研發適用于煤礦安全生產需求的技術和裝備。”

事實上，自新中國成立以來，我國綜合機械化水平有著巨大提升，實現了生產力和生產方式的大跨越，這為智能裝備發展奠定了良好的基礎條件。

王國法表示，煤礦智能裝備和煤礦機器人的內涵是一致的，是指具有自感知、自決策和自動運行功能，可替代人工完成煤礦特殊作業的機器。

2019 年1月，國家煤礦安監局正式公布了《煤礦機器人重點研發目錄》，提出了重點研發的掘進、采煤、運煤、安控和救援5類、38種煤礦機器人，并對每種機器人的功能提出了具體要求，力爭把煤礦工人從惡劣環境與危險繁重的勞動中解放出來。

“從全球來看，我國在解決復雜條件開采的技術裝備領域處于引領水平。其中，發展最快的應當是煤礦綜采智能裝備體系，或稱綜采機器人群。而掘進機器人群差距則相對較大。”王國法說。

經過多年發展，我國煤炭綜采技術裝備已從依賴進口到全部國產化。特別在近10年來，我國通過智能化開采技術與裝備的創新研發，突破多項關鍵技術，在薄和較薄煤層智能化綜采、大采高和超大采高智能化綜采以及特厚煤層綜放開采智能化技術與裝備方面實現領跑。

此外，在部分企業的積極推動下，我國已建成一批以工作面智能化開采和數字化信息化管理系統為標志的先進煤礦。

王國法認為，未來要特別重視共性關鍵技術和短板技術的研發工作。

孫繼平也表示，目前，綜采工作面已實現采煤機、液壓支架、刮板輸送機等聯動和記憶割煤；帶式輸送機根據運煤量自動調速。煤礦安全監控系統、礦井人員精確定位系統，以及礦用膠輪車運輸、礦用電機車和礦井供電等監控系統，礦井移動和礦井救災等通信系統等已推廣應用。

“煤礦井下無人開采是當前急需的煤炭開采關鍵技術，包括采煤工作面、掘進工作面無人或少人作業，煤礦井下車輛無人駕駛，煤礦井下供電、帶式輸送機、水泵房等無人值守等。目前，已有皮帶巡檢機器人等在煤礦井下應用。”孫繼平說。

◆借5G之勢 分類分級推進

盡管我國智能煤礦建設取得了重要進展，但必須看到的是，智能化程度遠未達到理想狀態。

“煤礦是一個非常復雜的巨系統，其中至少包括100個以上的子系統。”王國法把智能化煤礦建設重點分為十大智能系統，包括煤礦智慧中心及綜合管理系統、煤礦安全實時通信網絡及地下精準位置服務系統等。“十大主要智能系統分別由若干個相關煤礦智能化子系統組成，數以百計的煤礦智能化子系統協同運行，構成煤礦智能化巨系統。”

作為新一代信息技術的代表，5G技術的商業化運營為智能煤礦發展帶來了新的機遇。

王國法表示，5G在煤礦的應用與5G的商業化應用基本是同時起步的。5G技術具有大帶寬、廣連接和低時延的優勢，契合了煤礦智能化發展需要更廣泛數據接入、更大數據傳輸帶寬和更低延時控制的要求，為打通煤礦智能化開采上下行傳輸的高速通道奠定了基礎。

近年來，在信息技術企業的支持投入下，我國已在部分礦區布局井下5G網絡、基站等。

王國法說，未來，要進一步開發5G基站設備，滿足井下組網的要求。此外，還要根據應用場景進一步提升5G 技術，包括網絡切片技術，邊緣計算的技術，云計算相關技術，以解決“云、邊、端”控制流程的各種相關難題。

孫繼平最早進行礦用5G 研究，研究了礦用5G技術及其適用范圍，他表示，礦用5G 宜采用本質安全型防爆、用于控制的礦用5G應具有較強的抗干擾能力、采煤工作面和掘進工作面地面遠程控制與井下車輛無人駕駛地面遠程控制宜選用礦用5G。

“煤礦井下有瓦斯等易燃易爆氣體，礦井無線傳輸衰減大等特殊性，制約著5G直接在煤礦井下應用。”孫繼平強調，還需根據煤礦井下特殊需求，研究礦用5G 技術和系統，而不僅僅是對現有地面5G產品進行防爆改造。

面對未來，王國法表示，我國各地煤層賦存條件、開采技術條件具有復雜性和多樣性，區域發展不平衡性比較突出。據此，要分類分級推進煤礦智能化建設工作。“我們已經起草制定了煤礦智能化技術標準體系、智能化煤礦分類分級技術條件與評價標準、智能化開采工作面技術條件與評價標準等，即將發布實施，為全國不同層次煤礦智能化建設明確建設目標，提供建設標準和技術指導，推動我國煤礦智能化整體發展。” （來源：中國科學報）

煤炭安全智能精準開采：從構想變為現實

“煤炭安全智能精準開采是保障煤炭高質量發展的治本之路。”日前，在第311場中國工程科技論壇“廢棄礦井資源開發利用”暨“煤炭安全智能精準開采協同創新組織”成立3周年學術研討會上，多位專家提及上述觀點。在中國工程科技論壇上，32位院士、200 多位專家學者聚焦廢棄礦井資源開發利用與煤炭精準開采科技前沿，共同為煤炭高質量發展出謀劃策。

中國工程院原副院長謝克昌院士在會上指出：“‘煤炭安全智能精準開采協同創新組織’成立3 年以來，煤炭安全智能精準開采已從科學構想發展為理論和技術現實，為中國煤炭科技創新從跟跑、并跑到領跑跨越提供了強勁動力”。

◆要加強全生命周期評價

“廢棄礦井資源開發利用和煤炭安全智能精準開采這兩大方向，幾年前在行業里很少有人提及。”談及近年來的發展，中國工程院院士、安徽理工大學校長袁亮感慨，不到5年時間已經發生了重大變化。

從會上了解到，在廢棄礦井資源開發利用方面，袁亮帶領團隊已系統總結了國內外廢棄礦井資源開發利用現狀；提出了能源化、資源化、功能化開發利用模式；發揮中國工程院高端智庫作用，結合國家可持續發展能源戰略布局，從科技創新、產業管理等方面，提出我國廢棄礦井資源開發利用戰略路徑和政策建議，受到國家高度重視。

“能源轉化為能量需要載體，制造載體的過程需要耗材、耗能、耗水、耗工，生產過程還會產生污染物，而且載體報廢后的處置也是大問題。因此，任何能源轉化為能量的過程，既不完全清潔，也存在不可再生的問題。”謝克昌指出，從全生命周期考慮，任何一種能源都存在污染和不可再生性，要加強全生命周期評價和生態影響研究，廢棄礦井資源開發利用就是基于全生命周期考慮的。

煤炭安全智能精準開采協同創新組織已完成國家重大科研儀器研制項目用于揭示煤與瓦斯突出機理與規律的模擬試驗儀器，在全球首次實現大尺度真三維煤與瓦斯突出模擬試驗；完成國家重點研發計劃項目“煤礦典型動力災害風險判識及監控預警技術研究”；完成“神東礦區深部開采災害預測與防控基礎研究及關鍵技術”項目。

◆“透明礦山”是精準開采的前提

“精準開采要做好頂層設計，安全智能是要達到的效果。‘透明礦山’是實現精準開采的第一步，無論是采還是掘，從礦井設計開始就應向著透明化一步步逼近，而地下資源的構造、災害等情況，也應從勘探開始就弄清楚。”袁亮指出，但事實上，之前很多礦井從設計這個源頭上就要乘上一個很大的“系數”，并不準確。“三維地震勘探非常重要，是實現‘透明礦山’的前提，不做好這一步，就不應進行礦井設計。”

據介紹，20 世紀90 年代至今，隨著煤礦高分辨三維地震勘探等物探技術的發展，促使我國煤礦機械化生產的開機率從不到40%提高到90%以上，煤礦安全生產實現根本性好轉，推動了我國煤炭工業的技術升級和發展。

但目前煤巖層位智能探測問題，仍是制約智能化采煤裝備的重大難題之一。據了解，三維地震勘探建立的煤礦三維地質體，由于精度低，還不是真正意義上的透明工作面，難以滿足遠程無人化操控的“厘米級”精度需求。

“礦井地質透明化是當前煤礦安全高效礦井地質保障系統發展的努力方向。”中國工程院院士、中國礦業大學（北京）教授彭蘇萍建議，不僅要在統一數據融合基礎上進一步提高勘探精度，提高礦井地質的透明化水平，還應研發與慣導技術一體的高分辨煤巖辨識儀器裝備，并進一步開發和建立智能礦山建設決策與災害隱患預報系統。

◆粉塵防控仍是短板

“科技創新是煤炭工業高質量發展的根本動力。”中國煤炭工業協會副會長、中國煤炭學會理事長劉峰在會上指出，“十三五”以來，煤炭綠色安全智能開采格局初步形成，煤炭綠色開發與智能精準開采技術體系逐步建立。煤炭資源的精準智能開發和清潔高效利用是總的發展方向，煤礦智能化是煤炭行業高質量發展的核心技術支撐，煤炭資源的全生命周期、全開發利用過程都需要科技支撐。

“地下幾百米甚至幾千米和地面的工作，你會選擇哪個？毫無疑問，煤炭行業是最艱苦的行業之一，但煤炭行業并沒有像別的行業那樣提高待遇。煤炭企業一定要重視煤礦技術人員的待遇，如果不適應市場經濟，很難吸引人才。”袁亮在呼吁提高待遇的同時也表示，智能化建設在起步階段，還有很多難題待解，煤炭科技工作者有責任、有義務破解這些重大科技難題，為煤炭工業高質量發展效勞。

袁亮還指出，粉塵防控仍是煤炭行業目前的短板所在，工業粉塵防控與職業健康將是團隊下一步重要研究方向之一。他認為：“煤炭科技發展必須準確把握世界科技發展前沿，主動適應我國能源革命新要求，充分考慮我國煤炭資源分布特點，聚焦煤炭安全智能精準開采、煤炭清潔高效利用、廢棄礦井資源精準開發利用以及粉塵防控與職業安全健康等老難題、新挑戰，才能走出創新引領高質量發展之路。”

（來源：中國能源報）

工業互聯網已來，如何賦能煤炭？

5G 下井、機器人上崗、數字員工誕生……在國家“新基建”戰略和八部委《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》引導下，以數字化、智能化平臺為核心的工業互聯網正在與煤礦加速融合。

國家煤礦安全監察局發布5 類38 種煤礦機器人重點研發目錄、推動成立煤礦機器人協同推進中心，山東、山西、河南、河北、安徽、貴州、內蒙古等產煤省份紛紛出臺煤礦智能化發展實施意見，山西陽煤集團、焦煤集團建成井下5G 網絡，同煤集團井下用上防爆巡檢機器人，全國已建成300 多個智能化工作面，更多礦工可坐在地面集控中心將煤炭從百米乃至千米深處安全地采上來。

業界認為，相關部門、業內專家、煤企領導甚至普通礦工傾注心力的背后，是煤礦智能化、煤炭工業互聯網可以在更高層級、更大范圍為煤炭工業轉型升級和煤礦本質安全水平提升賦能。

◆打造煤炭工業互聯網有需求有基礎

煤炭是我國第一大能源，煤炭行業產業規模大、分布地域廣、危險系數高，具有基于工業互聯網促進行業轉型升級、提升安全生產水平的訴求。而近年來煤礦機械化、信息化、自動化水平的提高，為煤炭行業建設應用工業互聯網平臺打下了良好基礎。

全國政協常委、中國安全生產科學研究院院長張興凱表示，做好煤炭這篇文章，要以數字化、網絡化、智能化為核心，加快現代科學技術與煤炭行業深度融合，推動智能礦山示范工程建設，推進煤炭生產方式轉變，逐步實現煤礦生產安全監測與風險預警預報、煤炭能源安全監測與風險預警預報，為煤礦企業安全生產賦能，為煤炭流通、使用企業賦能。

“煤炭工業互聯網是一個煤流物聯網，是與煤炭行業緊密相關的一個全要素、全產業鏈的互聯體系，將數字化全面連接煤炭生產、洗選加工、運輸、銷售、使用以及安全監管、企業決策、生態影響等方面，屬于煤炭行業更高層級、更大范圍的信息化與工業化緊密融合應用的概念。”中國礦業大學（北京）校長葛世榮說。

“以5G、工業互聯網等為基礎的數字基礎設施可看作是煤礦智能化的‘地基’，智能化生產技術與系統是其‘內核’。”中國煤炭工業協會副會長、中國煤炭學會理事長、煤礦智能化創新聯盟理事長劉峰說。

實際上，在礦山領域，煤礦擁抱工業互聯網是比較早的，其探索也從未停止。

在網絡系統方面，目前，我國大多數煤礦已建成工業環網及通信系統。除了Wi-Fi 和4G 通信系統，國有大型煤礦正在積極試點5G 通信系統應用。陽煤集團新元公司、焦煤集團龐龐塔煤礦率先建成井下5G 網絡，為井下海量數據傳輸筑起一條大帶寬、低時延、廣連接的“高速公路”。“新元公司正在推進5G 技術井下3 個場景的應用。”陽煤集團信息化部部長鄭海山介紹：一是綜采系統智能化；二是掘進系統自動化；三是機電硐室無人巡檢。

除了網絡系統，煤礦工作面采掘控制系統、膠帶運輸控制系統、地面生產控制系統、主扇、壓風機、井下排水系統、污水處理系統、提升系統、瓦斯抽放系統、電力控制系統等，也實現了設備數據的實時采集與自動化控制，達到了減人提效的目的。

在人員和環境監測方面，全國煤礦已全部建成安全監控、人員定位、緊急避險、壓風自救、供水施救、通信聯絡六大系統和工業視頻監控系統。

不僅要網絡，還要有平臺。煤炭工業互聯網管理平臺的建設步伐正在加快。

2018年9月，中國煤炭工業協會信息化分會、兗礦集團、山東能源集團、華為集團、煤礦安全管理云服務技術創新中心聯合發布了國內第一個礦山工業互聯網平臺——“中國礦山安全云”，實現了煤炭工業生產智能化、管理高效化、產業互聯化、決策數據化。

山西科達自控股份有限公司提出了基于“裝備云”平臺的礦山與建筑智能設備上云解決方案。中煤集團自主開發運營的煤礦機械制造行業“億礦云”平臺被列入工業和信息化部2019 年制造業“雙創”平臺試點示范項目名單。

兗礦集團深入實施“互聯網+”戰略，啟動三化建設攻堅行動，加強與IBM、SAP合作，加快實施大數據工程總體規劃及工業互聯網平臺的研發。

山東能源臨礦集團融合大數據、人工智能等技術，在私有云部署構建RPA機器人生產平臺，上線應用以數據機器人為代表的數字員工。

作為工業互聯網的重要組成部分，工業互聯網標識解析體系為工業互聯網連接的對象提供統一的身份標識和解析服務。2019年底，由山西省大同市政府和同煤集團共同建設的國家首個煤炭行業工業互聯網標識解析二級節點正式上線運行，并與國家頂級節點對接，為同煤集團實現跨企業、跨行業、跨地區的數據查詢和共享奠定了基礎。

2020 年3月14 日，工業和信息化部、應急管理部、國家煤礦安全監察局聯合召開煤炭行業工業互聯網應用工作座談會。會議當天，由國家煤礦安全監察局科技裝備司副司長、信息辦主任王素鋒牽頭的專項工作小組成立。

“我們成立了由中國安全生產科學研究院、中國工業互聯網研究院、中國礦業大學（北京）、中國煤炭科工集團、兗礦集團、同煤集團、浪潮集團等業務骨干組成的業務工作小組，形成了‘2+3+2’（兩院、三企、兩IT 公司）的工作模式，目的是發揮各自優勢，高效推進工作。”王素鋒說。

◆工業互聯網應用為煤礦賦能

加快發展煤炭工業互聯網，不僅可以大力推動煤炭行業數字化、網絡化、智能化建設，也是實現煤炭行業安全發展的必然要求和基本路徑。

“對于煤礦本質安全來說，主抓兩方面：一是安全生產，二是風險管控。”王素鋒表示，一方面，煤礦生產實現了智能化、無人化，將人從危險的崗位上解放出來；另一方面，對煤礦生產過程中的危險因素、變化情況全部掌握，進而作出預判，消除隱患、降低風險，實現本質安全。

煤炭工業互聯網包含的鏈條很多，怎樣賦能煤礦本質安全？王素鋒認為，主要通過煤礦安全監測監控，也就是說，將國家煤礦安全監察局建立的全國煤礦安全生產風險監測預警系統納入進來，實現對煤礦安全管理、生產環境、工業視頻等信息的全面掌握，輔助監察執法，通過分析研判及時排除隱患。

“掌握的安全數據越多，對于未來煤礦開采過程中的風險研判就越準確，就越有利于安全生產。”王素鋒舉例說，通過建設煤炭工業互聯網，井下一氧化碳、瓦斯、風速、溫度等參數可監測，人員數量及所在位置能掌握，設備運行情況看得到，人、機、環、管安全四要素摸得清，擺在人們面前的就是一座透明礦山。

“工業互聯網對煤礦安全生產的賦能主要體現為掌握安全參數，進而對煤礦的安全風險進行預知預判，做到可防可控。2018年、2019年、2020年，國家煤礦安全監察局開展了全國煤礦安全監控系統升級改造工程，用3年的時間全面提升煤礦安全監控系統的可靠性、穩定性和數字化、智能化水平，為全國煤礦安全風險監測預警奠定了基礎。”王素鋒表示。

王素鋒介紹，目前，全國煤礦安全生產風險監測預警系統已聯網2600多處煤礦，預計2020年底聯網煤礦數量將達到3000余處。同時，利用聯網數據開展綜合風險動態分析評估的系統也在建設中。

除了對本質安全的追求，煤炭企業還迫切希望利用智能化創新驅動來促使企業轉型升級。煤炭企業將工業化與信息化融合，是一個把新技術轉化為新動能的賦能過程。從礦井內部講，工業互聯網不但可以實現礦井設備間的互聯互通，還可實現生產條件與生產組織的智能決策，使得生產組織更安全、更科學、更高效；從礦井外部講，工業互聯網將實現設備智能診斷、全生命周期管理，還可以根據生產情況確定材料采購，也可以根據銷售情況，科學確定生產組織，制定生產計劃，從而打造智能礦山、智慧礦山。

“5G 技術跟智能化相結合后，能更好地為煤炭企業賦能，有助于解決高效生產的問題。”張興凱說，比如井下實現智能化、無人化生產后，就可以根據生產條件決定送風量的大小，從而節約能源資源、降低生產成本。

智能化生產不只是煤炭企業內部的問題。目前，全國正常生產礦井約3300 處，涉及二三百萬名煤礦工人、數千萬套設備，上游連接電網、制造廠家、通信企業等，下游用戶涉及電力、鋼鐵、化工、建材、鐵路、港口等企業，缺少任何一個環節，煤炭行業的工業互聯網都不完整。

◆打牢基礎、破除障礙，積極擁抱工業互聯網

煤炭作為傳統產業，已經站在轉型升級的風口，積極擁抱工業互聯網是趨勢更是必然。但煤炭工業互聯網覆蓋面廣、數據量大，實現行業上中下游全要素、全產業鏈、全價值鏈的全面連接任重道遠。

王素鋒表示，當前，構建煤炭工業互聯網還存在一些障礙：一是認識問題，行業和企業對煤炭工業互聯網的認識不足；二是煤礦數字化、信息化的基礎打得不牢，發展不平衡；三是煤炭工業互聯網尚缺乏頂層設計；四是跟上下游打通過程中存在業務協同和數據共享的問題。在這些方面，還有很多基礎工作要做。“數字化是工業互聯網的基石，數字化、信息化的基礎打得不牢，就無法與上下游打通，但目前整個行業的發展不均衡。”王素鋒說。

另外，缺乏行業技術規范標準的支撐引領、網絡建設體系尚不完善、煤炭工業互聯網產業支撐能力不足、井下互聯裝備升級改造進展緩慢、煤炭行業平臺產業創新生態尚未形成、網絡安全體系建設亟待加強等問題同樣阻礙著煤炭工業互聯網的快速發展。

對此，王素鋒表示，工業互聯網落地到煤炭行業，要分步走。首先，要讓全行業認識到煤炭工業互聯網的重要性，積極參與進來。其次，政府部門要強力推動煤炭工業互聯網建設，爭取更多的扶持，先搞試點，再擴大覆蓋面。通過試點，可以發現問題、解決問題，從而加快推動煤炭工業互聯網發展。再次，對于煤炭企業而言，要加速提升數字化、信息化水平。

5G 技術是發展工業互聯網的一個重要支撐。在這方面，陽煤集團、焦煤集團已率先建成井下5G網絡，解決了數據升井的問題。“5G作為新基建的主要內容之一，具有重要的戰略意義，政府部門、科研機構和安標中心應持開放態度支持新技術在煤礦領域發揮優勢，推動煤礦智能化發展。”王素鋒說，“對于5G等新一代信息技術，如果采取封閉、拒絕的態度，將不利于行業的發展。”

“煤炭工業互聯網不會一蹴而就，應該是逐步發展完善的。有點才有網，由局部向全面，再由煤炭向上下游發展。”國家煤礦安全監察局副局長宋元明在“工業互聯網在煤炭行業應用”視頻會上說。

宋元明表示，支持從安全入手，開始建網。支持從煤礦安全工業互聯網逐步向生產、經營、運銷、制造擴展。以國家煤礦安全監察局在建的煤礦安全監控系統、人員定位系統、工業視頻系統聯網工程為基礎，逐步擴大數據的匯聚。比如，在安全數據方面，要從現有的產能、通風等數據，向沖擊地壓、水害、頂板等數據擴展；要從安全數據向智能化采煤、掘進、運輸、供電、排水等擴展；要從煤炭生產、安全數據，向煤炭生產原材料供應、設備管理、煤炭洗選、運輸、營銷擴展；要以煤炭行業內鏈條向行業上下游擴展，逐步發展為縱橫交錯的格局。在第四次工業革命的浪潮中，煤炭行業正在搶抓機遇，以工業互聯網、智能化、5G為工具，實現數字化、智能化、智慧化的臺階性邁進，努力實現習近平總書記要求的能源技術革命，使煤炭工業實現更高質量、更有效率、更加公平、更可持續、更為安全的發展，讓煤礦工人更有獲得感、幸福感、安全感。

（來源：中國煤炭報）