自2020 年国家八部委联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》以来，全国煤矿智能化建设进入快速发展阶段，行业管理部门、产煤省区、协会和煤炭生产企业不断凝聚共识，推进煤矿智能化建设机制保障；行业内外产学研用单位协同攻关，加快煤矿智能化技术与装备研发，发挥技术装备核心支撑作用，建成了一批技术先进、引领性强的智能化示范煤矿，减人增安提质增效目标取得实质性进展，煤炭企业职工福祉进一步提升，煤炭对我国能源安全的“压舱石”作用进一步发挥。截至2024年6 月，全国已累计建成智能化采煤工作面2 201个、掘进工作面2 269 个， 智能化产能占比达45.9%，建设综合成效显著，在井工煤矿、露天煤矿、选煤厂等不同场景，形成了多种可供行业借鉴的模式。2024 年，国家能源局和国家矿山安全监察局又印发了《进一步加快煤矿智能化建设 促进煤炭高质量发展的通知》等指导文件，对进一步推进煤矿智能化高质量建设提出要求。
近5 年来，一部分基础条件较好的煤矿先行开展煤矿智能化建设，一批智能化煤矿建设达到了中级智能化水平，形成了一批可推广、可复制的技术装备、建设模式和经验，为全国全面推进煤矿智能化建设提供了典型引领和示范样板。煤矿智能化建设给企业带来的实际好处如下：
（1） 智能化建设先进煤矿比较优势全面呈现，综合效率效益优势明显，社会形象刷新，跨界融合不断深化。
（2） 安全管控水平显著提升，管理效能大幅度提高，安全和高效综合效益显著，企业可以省心放心。
（3） 固定和危险苦累作业岗位人员大幅度减少，职工工作条件显著改善，幸福感增强，职业吸引力提高。
（4） 复杂条件煤矿通过智能化赋能，解决了很多难以解决的难题，安全生产有了保障。
但从全局范围来看，仍面临着煤矿智能化建设进展不平衡、部分关键核心技术未取得根本性突破、常态化运行难度大等一系列亟待解决的问题，亟需进一步凝聚共识、锚定方向、加大力度、协同攻关，提升常态化运行实效，由快速发展向高质量发展迈进。为此，中国煤炭科工集团发挥各主导专业技术优势，总结梳理了井工煤矿十大系统+露天煤矿+选煤厂等12 大系统的12×100 项技术难题，为煤矿智能化向新阶段、更高质量发展提出基本方向。
自2021 年开始，《智能矿山》《煤炭科学技术》杂志在行业专家和领导的支持下，每年组织开展年度煤矿智能化重大进展征集遴选与发布活动，呈现和推广了一批煤矿智能化典型工程和先进成果。笔者综合煤矿智能化重大进展，提出煤矿智能化高质量发展方向的新认识。
煤矿智能化典型工程示范成效
井工煤矿智能化建设新进展
（1） 薄煤层智能化开采进展
煤矿智能化重大进展征集和交流案例显示，山东能源集团杨村煤矿针对薄煤层工作面工人员跟机作业困难、生产效率低、截割精度不足等问题，开展了技术创新与工程实践。杨村煤矿核定生产能力1.15 Mt/a，主采煤层平均厚度1.15 m，煤层中普遍含有不同厚度的坚硬夹矸和硫化铁结合体，常揭露断层、二合顶等地质构造，直接顶普氏系数f=8~10的石灰岩，底板是铝质泥岩，岩质较软，f≈1.5，遇水易膨胀。面对复杂的赋存条件，杨村煤矿开展综采设备与地质条件的适应性研究，围绕“割得快、运得出、护得住”3 个关键点，形成以“矮机身、大功率、高效能、智能化”为特点的第五代薄煤层装备配套体系。以“高感知、高联动、高预警、高效能”为原则，融合应用了数字孪生辅助控制系统、煤矿大模型AI 服务平台、煤矿GIS 公共服务平台、综采工作面国产惯导、班组协同交互通信系统、多参量耦合模型规划截割等六大创新技术。实现工作面内无人作业，开创了“地面规划采煤、装备自动执行、面内少人无人化作业”。智能化综采工作面生产期间减员75%以上，人工工效提升6 倍；单刀割煤用时45 min，单班割煤6 刀以上；远程截割率近100%，自动跟机移架率达99%，年产达到100 万t水平。杨村煤矿多参量耦合截割模型的规划截割操作界面如图1所示。
图1 杨村煤矿多参量耦合规划截割操作界面
（2） 超高、超长工作面高效开采创新水平
超高与超长工作面是煤炭智能高效开采的重要攻关方向，随着超大开采空间全覆岩三维动态破断规律与超高煤壁失稳破坏机理、强矿压覆岩结构应力调控机理、超高与超长综采装备群动态响应及高效智能协同作业机制等科学问题的不断解决，超高与超长工作面智能化建设得到了快速发展。
（a） 超高工作面智能高效开采进展
2016 年，兖矿能源集团金鸡滩煤矿突破了开采极限，在世界上首次成功实现了8.2 m超大采高开采，创造了厚煤层开采各项指标世界纪录。2018年，国能神东煤炭上湾煤矿成功使用8.8 m液压支架超大采高开采，为8 m以上超大采高奠定了技术和实践基础。
2024 年，陕煤集团曹家滩煤矿122104 工作面10 m超大采高一次采全高智能开采取得新进展。研发了ZYA29000/45/100D型“双层伸缩梁+三级护帮板”结构的高强度液压支架；研制了整机高稳定性、大仰角长摇臂三腔分区润滑冷却的MG1200/3350—GWD型智能化采煤机；研发了复合框架中部槽重型刮板输送机、慢变动力特性刮板机启动方法及配套控制方法；搭建了工作面“采−支−运”一体化智能协同作业控制系统及多源系统集成与数据融合分析平台。曹家滩煤矿10 m超大采高智能化工作面成套装备如图2所示。
图2 曹家滩煤矿10 m超大采高智能化工作面成套装备
（b） 超长工作面智能高效开采进展
美国、澳大利亚等国家煤层赋存条件简单，近10 年来，采煤工作面向400~450 m超长发展。2023年，陕煤集团小保当二号煤矿建设了中厚煤层450m超长工作面，并持续稳定运行，联合天地科技股份有限公司等单位设计研发了450 m超长工作面相关综采装备，包括ZY16000/17/32D型超大采高液压支架、MG750/1950—WD 型采煤机、SGZ1100/3×1600 型刮板输送机、SZZ1350/700 型转载机等。通过布置超长工作面，提升了绿色开采水平、产能和开采效率，降低了煤炭损失、采掘接替矛盾和开采成本。工作面自投产以来，全天最高割煤达19 刀，最高日产突破4.5 万t，平均月产能91.278 万t，相比于国内中厚煤层最高月产能提高了3～5 倍以上。该项目突破了中厚煤层长期“以设备定开采工艺”的瓶颈，探索出自顶向下的中厚煤层高能积比集成配套模式，单位体积内配置的装机功率相比于目前常规中厚煤层工作面提高了50%以上，建设模式为类似条件矿井提供了解决方案参考。
（3） 智能高效掘进建设进展
（a） 在半煤岩巷智能快速掘进建设方面
掘进效率不断提升，2024 年济宁能源发展集团有限公司朱家峁煤矿建设了以重型掘锚一体机为龙头的“煤海蛟龙”快速掘进工作面，在巷道掘进高度3.3 m、岩石厚度1.4~1.6 m、f=7 以上的半煤岩巷道环境下，创造了月进尺916 m的纪录，掘进效率达到原来的2 倍以上，智能化水平持续提高。同年，在陕煤集团柠条塔煤矿，通过技术创新和管理革新，建设的以“煤海蛟龙”为核心装备的快掘工作面创造了半煤岩巷道最高日进尺43 m、月进尺1 050 m的纪录。以重型掘锚一体机为龙头的快掘装备应用，为同类条件下煤矿大断面半煤岩巷、坚硬煤层巷、多断层巷等难掘巷道提供了可参考的解决方案。
（b） 在老矿区少人高效智能掘进方面
兖矿能源集团兴隆庄煤矿达到最好水平，应用基于“双惯导+全站仪”的组合模式，实现了掘进机在巷道坐标系统中的定位。通过位于掘进机后方的远程定位装置，实时测量定位掘进机的三维坐标，结合掘进机自身姿态、截割部运动状态，确定截割部的三维坐标。根据巷道设计的参数，确定掘进机以及截割部与待掘巷道的相对位置关系。在掘进机实时定位系统的基础上，智能化控制系统应用软件按照设定参数自主控制掘进机完成掘进动作流程。能够根据掘进机空间位置变化和岩壁硬度变化，实时纠正截割部轨迹并调整截割部运动速度。通过三维可视化技术的交互系统，实时展示掘进机和截割部的空间位置，及其与巷道之间的相对位置关系。通过调节变频局部通风机长压短抽通风除尘。经测定，工作面真实除尘率达95%以上，作业环境明显改善。
（4） 智能地质保障建设进展
煤矿透明地质技术是煤矿智能化的基础保障，利用精细探测技术获取地质信息，以大数据和云计算支持，借助3D动态建模、人工智能和专家诊断等相关技术，实现地质、工程和环境信息的精细描述、动态表征和分布式发布，能够为智能采掘提供精准的地质导航，为隐蔽致灾地质因素的透明化分析评估提供强有力的技术支撑。当前我国透明地质保障技术总体处于起步阶段，面临的地质条件动态探测、三维地质模型动态生成、地质软件和智能开采控制交互等诸多技术难题正在逐步攻克。
国家能源集团乌海能源有限责任公司与中国煤科西安研究院等单位协同攻关，开展了乌海矿区透明地质保障系统的研究与示范建设。示范工程以老石旦、五虎山、黄白茨、公乌素、利民5 处矿井为依托，建立矿井三维地质模型，在地质模型基础上构建瓦斯、水文、火区地质模型，实现多煤层开采智能地质预报。本次示范建设取得了多项成效：
（a） 基于随采随掘地震探测技术对采掘工作面范围内静态的构造发育和动态的应力变化进行动态监测，并根据监测结果，实时优化、动态刷新采掘工作面三维地质模型，实现了采掘工作面地质透明化。
（b） 攻克了断层类型多样、断层错动及褶皱倒转等复杂构造地质建模难题，构建了矿井级高精度三维地质模型，实现了隐蔽致灾体的透明化表达，为地质剖切、时间域和空间域分析等地质应用提供模型支持。
（c） 提出并构建了“矿区−矿井−工作面”三级透明化地质保障技术体系，建立了可“预测、预判、预警”的致灾因素综合预警体系和采掘空间三维地质预测预报体系，形成了“矿井地质−透明地质保障系统−采掘生产”的平台化、标准化、流程化作业模式，实现了地质保障由“辅助生产”向“指导生产”的转变。
（5） 智能安全监控建设进展
面对目前煤矿井下复杂环境监控系统图像分辨率低、无法对各种异常状态预警、事故突发时响应速度慢、缺少智能化分析和控制联动等突出问题，济宁能源发展集团有限公司、河南神火集团有限公司、中煤华晋集团有限公司等煤炭企业，应用基于AI 视频的矿井安全风险感知与智能防控系统，不断提升煤矿智能安控能力。系统通过开发AI 视频分析与识别技术，使得在部分场景光照较暗、遮挡、视角变化和尺度变换等自然环境下，仍具有很好的识别稳定性和鲁棒性，且具有较高的实时性和精度。构建了矿井人−机−环全域视频图像特征检测与识别典型场景库和算法群，实现人员、机器、环境安全隐患的智能图像分析和报警，响应时间不大于10 ms，开发泛联兼容的矿井安全风险感知与智能防控平台，实现对煤矿各种安全隐患的有效分析和智能识别。济宁能源发展集团有限公司金桥煤矿泛联兼容的基于AI 视频的矿井安全风险感知与智能防控平台应用界面如图3所示。
图3 基于AI视频的矿井安全风险感知与智能防控平台
选煤厂智能化建设进展
（1） 选煤厂智能化建设面临的技术难题
当前阶段智能洗选系统仍存在诸多建设难题，如在干法选煤中，−6 mm以下粒级的动力煤分选效果不理想，缺少合适的解决方案；在跳汰分选系统中，跳汰机、风、水等环节因素多、耦合性强、相互影响，难以建立精准的模型，难以实现精准控制；在浮选系统中，浮选精矿检测设备精度不足，灰分数据不易闭环控制，加药系统智能控制和执行系统尚不成熟等。
（2） 李家壕选煤厂智能化建设实践及成效
国能包头能源有限责任公司与中煤科工集团北京华宇工程有限公司合作建设了李家壕选煤厂智能化综合系统，对智能加介、智能密控、智能浓缩、智能加药、智能压滤、生产系统智能启停、外来煤智能化无人值守、智能配仓配煤以及智能化安全保障系统等环节做了智能系统化探索，取得了阶段性成效。其中，在智能密控方面，实现了根据原煤、产品煤质量、洗选密度、桶位等参数，自动调节分选密度，重介质密度控制误差小于0.005 kg/m³；在智能加介方面，实现了加介系统智能识别和介质自动抓取，根据生产密度情况自动补充，洗选效率得到有效提升；在人员定位方面，首次将磁耘定位技术与选煤厂智能化建设结合应用，实现了人员定位系统与选煤厂3D可视化完全对接；制定了选煤厂电气设备启停运行对地磁采集影响的措施，规避了人员动态穿过设备模型的普遍性问题，解决了不同楼层之间因磁场强度区分度不足而无法区分楼层竖向定位的行业共性问题；开发了智能监控报警系统，实现了生产过程中人员安全精准预警，智能化减人增安提效效果显著。李家壕选煤厂智能管控平台人员磁耘定位呈现界面如图4 所示。
图4 李家壕选煤厂管控平台人员磁耘定位呈现界面
露天矿智能化建设进展
（1） 露天矿智能化现状
2024 年，我国露天煤矿产量达到全国煤炭产量的近25%，露天开采相对于井工开采，因具有安全性高、劳动生产率高、资源回收率高、开采成本低、基建速度快等特点，未来产能比重将进一步提升，且更有条件开展智能化升级建设，但相比于井工煤矿露天矿智能化推进速度、范围、深度仍存在一定差距。从开采工艺上看，连续、半连续开采工艺技术是我国露天开采的重要趋势，特别是近年来国家能源集团宝日希勒露天矿与中国煤科沈阳设计研究院等联合攻关，开展了大切割力紧凑型轮斗挖掘机及成套开采装备的研制，有力推进了全连续开采装备的国产化。但我国露天煤矿应用（半） 连续开采工艺的数量尚不足70 套，承担的采剥工程量占比不足10%。仍有90%的露天煤矿生产能力为千万吨以下，且以“单斗−卡车”间断工艺为主，该工艺体系庞大，根据中国煤科沈阳设计研究院等机构的统计，全国露天煤矿有6 000 余台挖掘机、30 000 台以上卡车、3 000 余台钻机及超过20 000 台各类辅助设备在露天采场进行采剥作业，从业司机人数高达15万人，采剥工效仅为国际先进水平的62%，卡车运输成本约占露天矿生产总成本的60%，用工占比约占全矿劳动定员的50%。因此，在发展全连续智能化开采工艺技术装备体系的同时，全面打造间断工艺智能化亦是当务之急。近年来，国家电力投资集团有限公司、新疆天池能源有限责任公司、华能伊敏煤电有限责任公司、国能新疆准东能源有限责任公司等露天矿在间断工艺智能化方向取得了积极进展。
（2） 大规模无人驾驶示范工程
新疆天池能源南露天矿与易控智驾科技有限公司等企业开展了矿用卡车无人驾驶技术研究与应用实践，建成世界最大规模无人驾驶示范基地，重点攻克了矿山时空数据融合实时态势感知的大规模调度算法、复杂矿区场景下车路云多源融合感知及智能化识别技术、采运排多智能体协同管控技术；研制了新型矿用无人驾驶自卸车核心装备以及通感算控一体化高可靠协同作业智能终端，实现了单矿243 台无人驾驶矿用卡车常态化运行，并实现了24台无人驾驶采煤车和90 台人工驾驶车辆常态化混行作业。从2024 年煤矿智能化重大进展发布会活动中了解到，截至2024 年11 月，新疆天池能源南露天矿的无人驾驶运输里程达到1 386.1 万km，运输172.7万车，运输方量达到7 021 万m3。危险繁重的宽体车司机岗位无人化替代率超过80%，生产作业区现场人员减少超过80%，有效推动了露天矿山作业“少人化、无人化”，重大安全风险防范能力和矿山本质安全水平显著提升。
国家能源集团准东露天煤矿实现了单矿100 台以上大规模应用，此外，国家电投集团霍林河南露天煤矿、新疆能源石头梅一号露天煤矿、国家能源集团黑岱沟露天煤矿等多家露天煤矿实现了无人驾驶运输常态化运行。
煤矿智能化装备研发新进展
智能掘进装备
掘进装备能力是煤矿智能化建设的卡脖子环节，我国掘进装备自主研发起步较晚，至21 世纪初才具备掘进装备完全自主研发和制造能力。在巷道割煤、装煤、运煤、支护、通风、除尘等巷道掘进工艺中，将割煤和支护工序由原来的串行变为并行是快速掘进系统的核心目标，提高割煤与支护工序的同步率是提高快掘效率的关键路径。
随着自主研发能力的不断提升，目前已经形成了分别以连采机和以掘锚（一体） 机为龙头的快掘成套装备及全断面硬岩快掘成套装备，大幅度提高了掘进效率，但支护速度仍跟不上割煤速度，为缓解这一矛盾，主要依托“以空间换时间”的多维同步快掘工艺和“掘支同步、先疏后密”的分区支护方法。在提高支护效率上，河北景隆智能装备股份有限公司（简称景隆智装） 率先研发了智能六臂掘锚机，以EBZ260M—6Z型智能六臂掘锚机为代表，将截割、装运、行走、超前临时支护、顶帮锚杆锚索支护集为一体，创新采用四顶两帮六钻机布置方式，钻机直线移动实现快速寻孔，1 人可同时控制2台钻机，显著提高了支护效率；实现了一键自动展收支护系统、一键自动居中截割头、一键自动钻孔和锚固功能，简化了工人操作过程，减少了辅助时间，有效提高了成巷效率；同时，装备具备自动截割、记忆截割、UWB定位、环境监测、工况场景监控、激光定位、导航、视距无线遥控和远程集控等多种功能，满足智能化矿井要求。该装备在晋能控股集团塔山煤矿、榆林神树畔煤矿等现场使用中均取得了较好掘进进尺成绩，实现了日进尺大于26m，月进尺大于650 m，相比于传统综掘机，掘进效率提高40%~100%。景隆智装EBZ260M—6Z型智能六臂掘锚机如图5 所示。
图5 EBZ260M—6Z型智能六臂掘锚机
智能综采装备
（1） 国产化大流量乳化液泵站装备新进展
乳化液泵站作为采煤工作面的液压动力核心，为液压支架提供源源不断的高压乳化液，其供液能力和可靠性是工作面采煤空间安全的基础保障。在2016 年以前，国内自主生产的乳化液泵以“中小流量”为主，大流量乳化液泵站核心技术主要依赖进口。直至2016 年，高端大流量集成供液系统开展国产化研发，2017 年国内首套自主研发的最大流量630 L/min 40 MPa 乳化液泵下线投用。我国煤矿特厚煤层大采高工作面较多，存在对大流量乳化液泵站的刚性需求，北京天玛智控科技股份有限公司于2024 年成功研发了国内首台特大流量2 000 L/min40 MPa乳化液泵站，成为新一代世界最大流量高端乳化液泵站，首次实现了高压超大流量七柱塞驱动，超长跨距的七拐六支撑曲轴交替工作，有效降低了工作液输出端的流量波动。对千万吨级大采高综采工作面供液、超远距离智能供液等场景，可实现一泵替代多泵，为工作面设备列车减重减负，进一步提升了供液效率，满足煤矿智能化建设所需高质高效供液和设备的集中管理需求。2 000 L/min、40 MPa乳化液泵站如图6 所示。
图6 2 000L/min 40 MPa乳化液泵站
（2） 大采高智能综放成套技术装备新进展
榆林神树畔煤矿7.2 m超大采高综放工作面，以“多采少放”工艺创新，突破了“三机”生产能力和可靠性的技术瓶颈。其中，中煤科工集团上海有限公司研制的MG1100/2950—GWD型超大功率高效智能采煤机与综放超高液压支架、综放大功率永磁半直驱智能刮板输送机成功配套， 该机型研制了1 100 kW高效高可靠截割系统，201 mm超大节距行走系统，采用自制的直径3 500 mm高端滚筒；配套开发了智能截割系统和采煤机健康管理系统，大幅提升了采煤机的生产能力和智能化水平，实现了工作面年产1 000 万t 的能力，提升特厚煤层综放工作面资源回收率10%以上。
长距离智能钻机
针对煤矿井下大直径超长定向钻孔施工的智能化建设需求，中国煤科西安研究院研制了ZDY25000LDK型履带式大功率自动定向钻机，运用于井下超前探测、精准地质探查和灾害防治，为“以孔代巷”采动卸压瓦斯抽采和盘区瓦斯区域预抽提供了装备保障。ZDY25000LDK 型履带式大功率自动定向钻机额定扭矩25 000 N·m，给进/起拔力达350 kN，使煤层钻进效率提高25%，岩层钻进效率提高32%，能够配套随钻多参数测量仪器，在钻进过程中实时动态监测，随钻识别地层变化并精确调控钻孔轨迹，减少分支孔数量，实现沿目标地层长距离延伸及精确中靶，配套实时监测系统与地面远程信息交互平台实现多维度多场景同频互动，使钻探全过程实现信息化，并为透明工作面构建提供了基础数据。该装备在国能神东煤炭保德煤矿“5G+工业互联网”无人化井工煤矿关键技术研究与示范工程建设中升级应用，与BLY800/12 液压泵车等软硬件结合，构建了长距离智能钻探机器人系统，为保德煤矿透明地质保障系统的建设提供了有效支撑。ZDY25000LDK型履带式大功率自动定向钻机如图7 所示
图7 ZDY25000LDK型履带式大功率自动定向钻机
辅助作业机器人
当前我国煤矿机器人主要以巡检类为主，辅助作业机器人尚处于起步阶段。在煤矿井下搬运机器人研制方面，中国煤科机器人公司攻克了长巷道大尺寸空间的机器人地图构建与运控规划技术、复杂工况下作业目标位姿精准测量技术、重负荷高灵敏度防爆液压柔性机械臂技术以及重载作业移动平台一体化技术，实现了井下搬运机器人的工业化应用。主要技术指标中，长巷道三维重建与机器人精准定位双向位移误差≤±10 cm，角度误差≤15°；目标物识别准确率≥90%；重载机械臂控制的瞬态响应时间<1 s="">
图8 煤矿井下搬运机器人
智能分选技术装备
当前煤炭分选智能化建设仍存在重信息基础设施，轻工艺匹配；重子系统升级，轻全系统融合；重湿法工艺，轻干法工艺等问题，特别是褐煤等低阶煤入选率低，尚不足50%，考虑到褐煤储量约占全国煤炭储量的13%，亟需依托智能化建设提高入选率。
中煤科工集团北京华宇工程有限公司和国家能源集团胜利一号露天矿依托两集团联合设立的煤矿智能化协同创新平台，开展了技术装备攻关与应用实践，形成了露天煤矿坑下移动式智能干法分选系统及成套装备。研发应用了适用于露天矿采坑下环境的智能干选装备，实现了针对高灰分、高水分褐煤的有效分选；率先在露天矿坑下探索采用“吊车+集装箱”移动方式解决智能干选设备移动的问题；首次建成千万吨级的风选厂。建立锡林浩特区域胜利煤田的煤质射线辐射特征数据集；为解决褐煤清洁高效利用，针对高寒、干旱地区露天煤矿褐煤开采难点，创新设计了坑下移动式智能干法选煤系统，采用智能干选有效代替人工选采，成功实现了褐煤资源有效回收。此外，选采过程中产生的矸石可直接回填坑下，实现了“采选排一体化”，为促进我国干法选煤在低阶褐煤分选领域应用提供了可参考的技术装备方案。
露天矿技术装备
（1） 露天矿纯电动无人矿用卡车研制应用
华能煤电伊敏露天矿联合徐州徐工重型车辆有限公司等有关企业、高等院校，设计并应用了取消驾驶室的纯电动无人驾驶矿用卡车和高可靠智能车控系统，实现了纯电矿用卡车的国内外吨位最大、运行速度最快、地图更新频率最快。矿用卡车载重达85 t，重载运行速度达32 km/h，地图更新频率1 h；应用“车−云−网”协同技术，研发了具备全天候作业能力的感知、规控、调度系统；采用“光伏绿电−智能充换电站−无人换电矿用卡车”实现运输作业零碳排放；具备电池低温预热系统，突破−40 ℃环境约束。在装备应用可靠性方面，伊敏露天矿依托该技术装备，智能运输系统经过了三班四季作业，经历了高温、严寒以及高强度运行测试，作业成功率100%，日均有效作业时间20 h 以上。截至2024年11 月，运输28 852 车，运输总方量达113 万m³。为行业解决露天矿用卡车运输用人多、成本高、安全风险大等问题提供了新范式。
（2） 露天矿采剥作业链协同成套技术
我国露天矿采剥工效的整体水平仅为国际先进水平的62%，将单系统智能化“串珠成链”构建全作业链智能化系统并实现常态化运行是露天矿智能化建设的基本方向，在硬件装备迭代升级的同时，构建巨系统协同体系是智能高效露天矿建设的重要一环。中国煤科沈阳设计研究院整合优势资源，历时9 年联合攻关，开发了露天矿采剥作业链安全智能协同成套技术，该成套技术核心目标是解决露天煤矿采剥作业链的安全智能高效协同问题，攻克了融合多源数据和实景的三维模型快速构建更新、露天矿块体模型大数据处理、基于DEM数据的短期采剥计划编制、采剥设备远程操控、基于证据理论的驾驶员疲劳检测方法等多项行业技术难题；首次构建了集三维测绘−地质语义建模−地图实时更新−模型动态重建于一体的空间智能技术体系；开发了露天矿运输网络动态规划−开采计划智能设计−作业任务自动生成−设备集群智能调度的采剥作业链贯通协同运行技术；全面优化了勘探−测量−设计−挖掘−装载−运输−卸载−调度等作业环节，实现了露天矿长−中−短期计划的动态生成和业务场景全面数字化与高效协同，采剥作业链安全智能协同运行模式如图9 所示。上述技术在内蒙古平庄煤业（集团） 有限责任公司、新疆疆纳矿业有限公司及新疆广汇实业投资（集团） 有限责任公司等10 余家矿山企业中得到应用。
图9 采剥作业链安全智能协同运行模式
煤矿智能化高质量发展方向与保障
经过多年的技术攻关和煤矿智能化建设，打造了诸多具有推广价值的示范工程，一批重大技术装备实现新突破，大量的科研和工程实践也为下阶段煤矿智能化纵深发展方向和所需保障提供了科学指引：实现煤矿智能化高质量发展需要进一步夯实“基础五化”，即信息感知数字化、数据模型多元化、系统设备可靠化、管控平台一体化、工艺流程精细化；着力构建技术标准体系、联合实验平台，因矿施策制定切实可行的建设方案、高效地建设运营组织、常态化运维，以及技术系统的不断迭代；坚持“露−井−选”统筹攻关，即井工矿、露天矿、选煤厂智能化科技攻关统筹考虑，高精度高可靠传感器、关键部件、软件算法和透明矿井技术等具有较强的共用和可借鉴性，避免割裂实施，造成重复开发和资源冲突；夯实“功能五化”，即开发利用绿色化、管理运维标准化、智能运行常态化、灾害防治精准化、生产供给柔性化（煤矿智能化高质量发展方向与保障逻辑关系如图10 所示）。在各类因素中，应突出强化以下6 个方面。
图10 煤矿智能化高质量发展方向与保障逻辑框架
以常态化运行夯实建设成效
智能化建设不是交钥匙工程，运行过程中加大数据积累，也是达到预期建设成效的必要组成部分。研究制定常态化运行的组织机制，研发机构的运维支撑保障机制，避免因局部功能的不健全、部分探索性技术的不完善、装备国产化替代的不成熟、新型操作管理模式的不适应等因素而甩开或弃用，煤炭生产企业可与技术装备研究机构联合组建常态化运行组织，探索“跨地服务+近地运维”保障模式和“生产+管理+设计+科研+装备”全员参与的迭代升级机制。
协同攻克系统透明化技术
以透明地质技术为基础，构建瓦斯透明、矿井水透明、顶板透明等资源条件透明化呈现技术与数据驱动模式；依托千眼智测及数字孪生技术，构建装备透明、煤流透明、煤质透明、选煤厂数质量流透明及园区透明等透明化运行管控技术与智能执行联动。最终形成煤矿智能化透明技术体系，为智能化巨系统迭代升级提供直接有效的支撑。
智能化建设向复杂条件延伸
继续坚持分类分级建设原则，建设一批高级智能化矿井，在前期条件较好的煤矿率先开展智能化建设经验基础上，向复杂地质条件延伸和迈进：打造薄煤层无人化智能开采成套技术装备与示范工程，打造冲击地压及千米深井智能开采成套技术装备与示范工程，完善形成适应Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类等不同资源条件下“初级−中级−高级”煤矿智能化科学成熟模式和可全面推广的建设范式。
强化露天煤矿智能化建设
发挥露天开采在资源回收率高、安全条件好、基建周期短等天然优势，由设计单位与矿山企业联合牵头，融合行业最先进可靠的技术力量，依托露天矿率先打造无人化煤矿。新建煤矿及具备条件的生产煤矿，重点实施突破连续化开采工艺；推进实施间断工艺下大规模无人驾驶技术，巩固采剥作业链全链条协同开采技术；通过技术创新赋能不同运营模式的效益提升，促进采剥外委工程的智能化建设覆盖范围提升。
标准融合与体系化建设
在2024 年3 月国家能源局发布的《煤矿智能化标准体系建设指南》框架下，在标准化管理机构、行业协会、行业学会、行业联盟等机构统一协调和规划下，以“跨行业−跨专业−跨组织−跨部门−跨区域”的方式，开展全专业、协同有序的智能化标准编制，有效规避标准烟窗、标准孤岛和标准冲突，确保标准间相互支撑、兼容、协调、统一，避免矛盾、重复或交叉，加快完成第一代煤矿智能化成套标准，为煤矿智能化建设提供可靠依据。
智能化实验条件协同建设
由安徽理工大学、中国煤炭科工集团和中国中煤能源集团共建的煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室为煤矿数智技术装备基础实验研究提供了重要平台；同时充分发挥企业在技术创新中的主导作用，以许多先行先试先建智能化煤矿和装备制造企业建设中试和工业性实验基地，加快创新成果的验证和转化，为煤矿智能化高质量建设提供可靠的技术装备保障。
基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（52304170）；中国煤炭科工集团有限公司科技创新创业资金专项项目（2022-2-MS001）
策划：李金松 编辑：宫在芹
