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“受關(guān)注不僅僅是因?yàn)檠b備登頂了全球采煤機(jī)裝機(jī)功率和開采高度最高峰，更重要的是，它能夠推動(dòng)特厚煤層一次采全高綜采工藝的普及，有效解決傳統(tǒng)放頂煤工藝對(duì)煤炭資源回收率偏低的問(wèn)題，滿足年產(chǎn)2000萬(wàn)噸工作面安全高效開采需求。”上海煤科天地采掘機(jī)械研發(fā)一室主任張斌告訴《中國(guó)能源報(bào)》記者，“這是什么概念？相當(dāng)于只需兩臺(tái)，就可以保障上海全年發(fā)電用煤需求。”

采煤效率不斷提升，對(duì)保障國(guó)家能源安全至關(guān)重要。煤炭是我國(guó)能源供應(yīng)的壓艙石和穩(wěn)定器，但按照2022年我國(guó)原煤產(chǎn)量45.6億噸、資源產(chǎn)出率40%估算，現(xiàn)有煤炭?jī)?chǔ)量?jī)H能保障開采20年左右，如何安全可靠兜底是一大考驗(yàn)。

中國(guó)工程院院士康紅普表示，保障國(guó)家能源安全對(duì)煤炭提出的要求，總體可概括為“三千”——實(shí)現(xiàn)西部千萬(wàn)噸級(jí)采煤工作面及礦井建設(shè)、東部深部千米深井建設(shè)與生產(chǎn)、煤巷千米快速掘進(jìn)技術(shù)與裝備水平提升。抓住以上難點(diǎn)，解決產(chǎn)出率問(wèn)題，煤炭資源才能實(shí)現(xiàn)高效開發(fā)。

“當(dāng)前，我國(guó)94%的千萬(wàn)噸級(jí)礦井分布在西部。要讓這些保供主力實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，要么把采煤工作面加高或加長(zhǎng)，要么采用更先進(jìn)的開采工藝。另外，我國(guó)現(xiàn)有50多對(duì)礦井開采深度超過(guò)1000米，開采深度大、難度也加大，稍有不慎就可能造成重大事故。所以，開發(fā)這部分資源勢(shì)在必行，而其關(guān)鍵技術(shù)和裝備必須攻克。”康紅普稱。

張斌向記者舉例，對(duì)于8米以上的特厚煤層，過(guò)去由于大型綜采裝備缺失，只能采用分層開采或放頂煤開采方法。長(zhǎng)此以往，礦井普遍存在生產(chǎn)效率低、資源回收率低等諸多問(wèn)題。特厚煤層若能做到沿著煤巖分界線一次性精準(zhǔn)采出，可最大程度減少對(duì)煤炭資源的浪費(fèi)，生產(chǎn)效率也會(huì)隨之提高。“換句話說(shuō)，特厚煤層傳統(tǒng)開采工藝和裝備，已經(jīng)難以支撐我國(guó)煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，高產(chǎn)高效迫在眉睫。”

在煤炭行業(yè)，智能化被視為提升資源儲(chǔ)量和保障能力的主要抓手。

以3430系列采煤機(jī)為例，其針對(duì)7-10米厚與特厚煤層開發(fā)，集智能感知、智能控制、智能診斷與智能通信于一體，使超大采高工作面安全、高效、智能開采成為可能。“這是我國(guó)煤炭安全高效開采進(jìn)程邁出的實(shí)質(zhì)性一步。”張斌說(shuō)起更多細(xì)節(jié)，“真正的高效不止于采煤環(huán)節(jié)，檢修和維護(hù)等其他環(huán)節(jié)也應(yīng)實(shí)現(xiàn)智能化。比如像3430這樣的大型采煤機(jī)，檢修時(shí)需注入潤(rùn)滑脂，一臺(tái)設(shè)備15個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)，傳統(tǒng)靠人工維護(hù)，一名工人8小時(shí)都做不完。對(duì)此，我們研制了采煤機(jī)專用智能注脂系統(tǒng)，通過(guò)采煤機(jī)主控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注脂，完全替代人工。”

3430系列采煤機(jī)正是我國(guó)煤礦智能化進(jìn)程的一個(gè)縮影，也是技術(shù)裝備升級(jí)帶動(dòng)生產(chǎn)效率逐步提升的典型案例。近日召開的煤炭綠色、智能開采產(chǎn)學(xué)研合作論壇公布的最新數(shù)據(jù)顯示，截至今年7月底，56座國(guó)家首批智能化示范煤礦通過(guò)驗(yàn)收，累計(jì)建成智能化采煤工作面363個(gè)、掘進(jìn)工作面239個(gè)，采煤工作面單面平均生產(chǎn)能力達(dá)到500萬(wàn)噸/年，平均剩余服務(wù)年限達(dá)到約58年。此外，全國(guó)已建成智能化采煤工作面1043個(gè)，掘進(jìn)工作面1277個(gè)。

“通過(guò)人工智能等先進(jìn)信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)開展智能化改造，對(duì)于煤礦減人增安提效、助力煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、保障國(guó)家能源安全具有重要意義。”日前，國(guó)家能源局在答復(fù)十四屆全國(guó)人大一次會(huì)議第3396號(hào)建議中再次強(qiáng)調(diào)，國(guó)家高度重視煤礦智能化建設(shè)，到2025年大型煤礦和災(zāi)害嚴(yán)重煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化，到2035年各類煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化。

“隨著技術(shù)裝備不斷升級(jí)，智能化建設(shè)整體面臨著全新考驗(yàn)。”中煤科工開采研究院智能開采裝備分院副院長(zhǎng)侯剛感慨。

他舉例稱，采煤、掘進(jìn)等硬件設(shè)備不斷升級(jí)，數(shù)據(jù)中臺(tái)、經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)等軟件雖從外行業(yè)引入不少先進(jìn)理念和技術(shù)，但應(yīng)用在煤礦井下的效果卻不理想。再如，不少礦井出現(xiàn)人員不足問(wèn)題，既要完成生產(chǎn)任務(wù)，又要學(xué)習(xí)應(yīng)用智能化，精力時(shí)間受限。加上智能化在調(diào)試階段難免影響產(chǎn)量，煤炭企業(yè)如何平衡生產(chǎn)效益和智能化未成熟階段的矛盾，同樣亟待思考。

中國(guó)工程院院士王國(guó)法坦言，一些關(guān)鍵技術(shù)裝備瓶頸尚未突破，導(dǎo)致智能化本應(yīng)帶來(lái)的效率和效益未全面顯現(xiàn)。“在不同區(qū)域，煤層賦存條件差異較大，不同煤炭企業(yè)的智能化建設(shè)基礎(chǔ)、理念、技術(shù)路徑均不相同，導(dǎo)致我國(guó)煤礦智能化發(fā)展不平衡問(wèn)題較突出。例如在西南云貴川礦區(qū)，礦井產(chǎn)量依然偏低，智能化開采技術(shù)與裝備適應(yīng)型比較差。截至目前，在復(fù)雜多變煤層條件下，采掘系統(tǒng)還無(wú)法形成連續(xù)穩(wěn)定的智能化作業(yè)，需要較多人工干預(yù)，整體智能化能力得不到有效發(fā)揮。”

對(duì)此，王國(guó)法表示，采掘裝備是核心，關(guān)鍵元部件和整機(jī)可靠性差、對(duì)復(fù)雜條件煤礦適應(yīng)性差等問(wèn)題，需要開展集中攻關(guān)。

在侯剛看來(lái)，破題關(guān)鍵在于讓每個(gè)礦打造合理定位的智能化礦井。“從礦井全場(chǎng)景進(jìn)行分析研究，建設(shè)從設(shè)計(jì)、實(shí)施、交付、使用到維護(hù)保障的全流程機(jī)制，站在高產(chǎn)高效實(shí)際需求角度，開展針對(duì)性科研攻關(guān)。除科研單位，煤礦工作人員一開始就要介入，真正做到系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)、使用全過(guò)程融入。”