转发
转发 ◆ ◆ 天地_科技_周期启 发表于 2020-08-16 07:33:54 智慧矿山深度研究报告
一、 智慧矿山是未来发展趋势山是未来发展趋势
智慧矿山，是指基于现代煤矿智能化理念，将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、工业互联网、机器人化装备等与现代矿山开发技术深度融合，形成矿山全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的完整智能系统，实现矿井开拓、采掘、运通、分选、安全保障、生态保护、生产管理等全过程的智能化运行。
智慧煤矿也是在现有煤矿基础上开发应用各种新技术、不断发展完善新理念实现煤矿智能化。
普通煤矿如何发展成智慧煤矿，一是需要智能系统基站、远端控制平台等基础建设；二是需要煤机等装备智能化改造或购置；三是需要交互式信息平台、数据分析系统平台等软硬件建设；四是需要各子（分）控制系统和控制技术的相互衔接与融合，如综采子系统、综掘子系统、安全子系统、提升子系统等融合形成整个矿山的智能化成套控制系统。
智慧矿山的主要特点：
智慧矿山的显著标志就是“无人”，就是开采面无人作业、掘进面无人作业、危险场所无人作业、大型设备无人作业，直到整座矿山无人作业。
整个矿山的各个方面都在智慧机器人和智慧设备下操作完成。
1.2 发达国家智慧矿山发展相对较早
西方发达国家从上世纪90 年代就开始研究智能开采技术，尤其是加拿大、美国等国家，为取得在采矿工业中的竞争优势，曾先后制定了“智能化矿山”和“无人化矿山”的发展规划。
加拿大国际镍公司从20 世纪90 年代初开始研究自动采矿技术，拟于2050 年在某矿山实现无人采矿，通过卫星操纵矿山的所有设备，实现机械自动采矿；美国1999 年对地下煤矿的自动定位与导航技术进行研究，获得了商业化的研究成果；2008 年，力拓集团就启动了“未来矿山”计划，部署了围绕计算机控制中心展开的无人驾驶卡车、无人驾驶火车、自动钻机、自动挖掘机和推土机，2018年底，力拓批准投资26 亿美元，在西澳洲打造首个纯“智能矿山”项目；2018 年，英美资源集团启动“未来智能矿山”计划。
海外大型矿山公司已经布局智慧矿山：力拓集团于2018年底决定投资26亿美元将Koodaideri铁矿项目打造成全球首个纯智能矿山；2018年英美启动“未来智能矿山”计划，采用机器人、虚拟技术、智能传感代替人工。
1.3 煤矿开发经历机械化-自动化-智能化
（1）煤矿机械化程度逐年提升
我国从上世纪70 年代引进综采综掘设备，80 年代推行综合机械化开采，到自行研制大型煤矿机械 装备，实现了煤机装备国产化，煤机装备制造位于世界领先行列。
煤机主要包括掘进机、采煤机、刮板运输机、液压支架等。
截止2018 年，全国采煤机械化程度达到78.5%，相比1978 年的32.3% 显著提升。
高可靠性采掘装备是实现工作面自动化、智能化开采的基本保障。
“十一五”以来，国产大型煤机装 备发展迅速，攻克了一系列制约煤机装备发展的技术瓶颈，逐步建立了采、掘、运、支成套装备， 成功研发了成套系列化国产煤机装备，采煤机装机总功率达到近3000kW，截割功率达到1150kW， 截割高度突破8.8m，生产能力达到4500t/h，达到世界领先水平。
（2）煤矿采煤自动化逐步升级
为了满足煤矿开采技术要求，必须运用电气自动化控制技术对采煤机性能进行相应改良，从传统的机械采煤机逐步形成自动化控制程度更高的滚筒式采煤机。
随着电气自动化技术的不断更新，在机械设备的操控方面，电液控制技术不断发展。
采煤自动化技术在煤矿企业得到了广泛的应用，不仅可提高煤炭企业自身的生产效率，也减少人工成本。
（3）煤矿智能化是循序渐进的过程
智慧煤矿逐步由单个系统智能化向多系统智慧化方向发展，建立“感知→互联→分析→自学习→预测→决策→控制”的基本运行框架
1.4 新基建将助力智慧矿山
1.5 智慧矿山发展前景广阔
《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》提出，到2035 年，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。
目前，煤炭智能化开采还处于示范阶段，适用于条件较好的工作面，随着技术水平的提升，未来10-20 年内或将大范围应用。
存量煤矿改造市场规模上万亿：根据平煤集团智能化改造实践，单个煤矿投资约2 亿元，在整个投资中的比例分为三部分：基础设施占10%，集成平台占10%，刮板机、运输等设备类投资占80%。
目前，全国煤矿数量超过5000 处，整体投资规模将达到上万亿，其中智能设备市场约8000 亿，与智能化相关的基础设施、集成平台市场约2000 亿。
新建单个千万吨级煤矿投资10 亿元：除了存量煤矿的智能化改造，新建煤矿可以实现从顶层设计-施工建设-运行维护一体化，从一开始就最大程度解决智慧矿山可能遇到相关问题，较为彻底的实现智能化开采。
2020 年4 月，天地科技开采设计事业部将与陕西延长石油巴拉素煤业有限公司合作新建智能化示范煤矿（千万吨级矿井），该项目研究、设计及部分系统建设经费近5000 万元，矿方后期配套智能系统建设总投资10 亿元。
智慧矿山可以应用到非煤矿山、智慧城市等领域。
在非煤矿山方面，全国还有3 万多座，非煤矿山的风险程度不亚于煤矿，智能化发展具有较大需求。
在智慧城市方面，天地科技重庆研究院已经将智慧安监系统应用到智慧城市领域。
二、 政策大力支持智慧矿山发展
2.1 智慧矿山已经列入重点支持方向
煤炭智能化开采是国家重点支持的能源技术创新方向。
2016 年6 月1 日，国家发展改革委和国家能源局对外发布《能源技术革命创新行动计划（2016-2030 年）》行动计划，明确了能源技术创新的15 个重点任务：一是煤炭无害化开采技术创新。
2030 年实现智能化开采，重点煤矿区基本实现工作面无人化，全国煤矿采煤机械化程度达到95%以上。
截止2019 年底，智能开采已在国内主要的产煤地区进行试验和生产，先后在兖矿、神东、宁煤、中煤、陕煤、同煤、阳煤、平煤、晋煤、峰峰等矿区的200 多个工作面进行了应用。
天地科技智能化开采技术应用于国内第一座智能煤矿，首次研制的综采成套装备智能化系统在黄陵一矿推广应用，实现了“工作面有人巡视，无人操作；顺槽可视化控制，地面远程割煤”。
2019 年，国家煤监局发布《煤矿机器人重点研发目录》，明确将大力推动煤矿现场作业的少人化和无人化。
2.2 八部委发布政策为行业指明方向
2020 年3 月2 日，国家发改委等8 部委联合发布了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》（以下简称“意见”），推动智能化技术与煤炭产业融合发展，提升煤矿智能化水平。
《意见》提出，鼓励金融机构加大对智能化煤矿的支持力度。
鼓励企业发起设立相关市场化基金，形成支持煤矿智能化发展的长效机制。
（1）《意见》实施分为三阶段
《意见》提出，到2021 年，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。
到2025年，大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化，形成煤矿智能化建设技术规范与标准体系，实现开拓设计、地质保障、采掘(剥)、运输、通风、洗选物流等系统的智能化决策和自动化协同运行，井下重点岗位机器人作业，露天煤矿实现智能连续作业和无人化运输。
到2035 年，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。
（2）《意见》提出了十大主要任务
包括加强顶层设计，科学谋划煤矿智能化建设；强化标准引领，提升煤矿智能化基础能力；推进科技创新，提高智能化技术与装备水平；加快生产煤矿智能化改造，提升新建煤矿智能化水平；发挥示范带动作用，建设智能化示范煤矿；实施绿色矿山建设，促进生态环境协调发展；推广新一代信息技术应用，分级建设智能化平台；探索服务新模式，持续延伸产业链；加快人才培养，提高人才队伍保障能力；加强国际合作，积极参与“一带一路”建设。
（3）《意见》提出与现代信息技术深度融合
《意见》提出，各部门要加快智能工厂和数字化车间建设，推进大型煤机装备、煤矿机器人研发及产业化应用，实施机械化换人、自动化减人专项行动，提高智能装备的成套化和国产化水平。
要打造煤矿智能装备和煤矿机器人研发制造新产业，建设具有影响力的智能装备和机器人产业基地。
（4）鼓励金融机构加大对智能化煤矿的支持力度
加大政策支持力度，建立智能化发展长效机制。
对验收通过的智能化示范煤矿，给予产能置换、矿井产能核增等方面的优先支持。
在煤矿安全改造中央预算内投资安排上，对积极推广应用井下智能装备、机器人岗位替代、推进煤矿开采减人提效的煤矿予以重点支持。
对新建的智能化煤矿，在规划和年度计划中优先考虑。
将煤矿相关智能化改造纳入煤矿安全技术改造范围，探索研究将相关投入列入安全费用使用范围。
研究相关产业扶持政策，鼓励金融机构加大对智能化煤矿的支持力度。
鼓励企业发起设立相关市场化基金，形成支持煤矿智能化发展的长效机制。
2.3 重点省份出台政策支持智能开采
我国中东部地区煤矿开采时间较长，山东、河南、山西、贵州等省份由于开采深度不断下移，安全投入越来越高，纷纷发展煤矿智能化开采。
（1）山西
山西能源革命综合改革试点动员部署大会提出，要变革煤炭开采方式，向绿色智能时代迈进。
山西将开展煤矿智能化改造试点及绿色开采技术试点示范，将智能化改造纳入煤矿安全技术改造、相关投入列入安全费用使用范围，对购置使用符合条件的煤炭清洁高效开发设备抵免企业所得税等政策，加大金融支持力度，有效解决绿色智能矿山建设投入难题。
全力推进煤矿智能化改造，以5G 通信、先进控制技术为牵引推进智能煤矿建设，大力实施煤炭充填开采、保水开采、煤与瓦斯共采等绿色开采技术，实现煤炭开采“无（少）人化、减损化”变革。
中国煤科与山西综改示范区签约智慧矿山创新基地项目：2020 年3 月2 日，中国煤科与山西签约“全国智慧矿山创新基地（一期）示范生产线建设项目”，计划建设智慧矿山电液控制系统及安全监测系统示范生产线，预计年内完成首期建设。
作为建设“全国智慧矿山创新基地”的平台公司，正在加速推进，将整合全球资源，创新体制机制，加大投资和研发力度，打造智慧煤矿生态圈，发展山西产业集群。
《关于山西省智能煤矿和智能综采工作面建设试点的通知》：要求各建设试点采取积极措施，加大工作力度，尽早建成智能煤矿和智能综采工作面，示范带动煤炭产业链整体质量效益的提升。
（2）河南
2019 年，河南全面启动煤矿智能化建设，以推动煤炭产业转型升级为主线，应用先进装备和技术，加快煤炭生产技术变革，全面提升煤矿智能化水平，实现生产过程少人化、无人化，力争到2021年底，实现60 万吨及以上煤矿基本完成智能化改造，60 万吨以下煤矿全面实现机械化生产。
（3）山东
为加快实现山东省煤炭行业高质量发展，助力全省新旧动能转换，山东省政府先后出台了《山东省新旧动能转换重大工程实施规划》和《山东省煤炭行业加快新旧动能转换实现转型升级实施意见》，提出“到2022 年，煤炭开采基本实现自动化、信息化和智能化，力争1/3 以上工作面实现智能化无人开采、智能化开采产量比重达到40%以上，生产管理系统基本实现智能化远程可视控制，井下高危岗位职工人数再减少30%，加快建设一批智能、安全、高效的现代化矿井。
”
（4）贵州
2019 年5 月20 日，中国煤科与贵州省能源局签署战略合作协议。
根据合作协议，双方将进一步加强煤矿智能装备产业合作，加快推动贵州省煤矿“两化改造”进程，加强科技合作，在智慧矿山、煤炭大数据中心等方面进行研究。
2019 年10 月，贵州省煤炭工业淘汰落后产能加快转型升级工作领导小组办公室印发了《深入推进贵州省煤矿智能化、机械化升级改造攻坚方案（2019-2020 年）》（黔煤转型升级办〔2019〕54 号），深入推进贵州省煤矿智能化、机械化升级改造。
方案中提出，全面提高煤矿安全生产保障能力，有效提升煤矿生产效率。
到2020 年底，全省生产煤矿采煤机械化率达到96%、机械化改造实施覆盖率达到100%，辅助系统智能化、信息化服务管理和监控覆盖率均达到100%。
2.4 科技创新将持续提升煤矿智能化