摘要
我国众多煤炭企业尚处于劳动密集型发展阶段，企业用工多，尤其是井下作业人员多，机械化、自动化、信息化水平低。未来，煤炭行业和企业应围绕无人开采、智能管理和高效安全运营这一总体目标，提升两化深度融合型智能矿山建设水平。但智能矿山建设为系统工程，超越技术层面，还有理念和投入的问题。在当前形势下，投入会是个大问题。
5月23日，位于陕西省神木县境内的神东煤炭集团锦界煤矿调度中心，生产调度员对井下109顺槽皮带进行远程启动。
“请工作人员注意，皮带即将启动。”调度中心实时监控画面切换至该皮带所在现场，广播在一遍遍播放安全提示。连续播放6遍后，皮带启动。与此同时，调度中心另一个数据监控画面上，109顺槽皮带数据发生改变，显示为运行状态。
年产2000万吨的锦界煤矿只有职工1000人。工作面的“三机”可以远程启停；井下的皮带在运量不均衡时会自动调速，以节约用电、减少损耗；300台分散小水泵全部远程监控、无人值守……井上、井下各种数据和监控画面汇集到调度中心，调度员轻点鼠标即可指挥生产作业。
智能矿山是新一代采矿业技术竞争的核心，它的科学定义说起来较复杂，锦界煤矿是一个简明易懂的实例。
现实需要
安全、工效、成本，开展智能矿山建设有迫切性
“煤炭市场形势不好，煤炭企业还会投钱搞智能矿山吗？”在去神木县参加全国煤炭行业两化深度融合型智能矿山现场会的路上，一位记者同行这样问道。
到了神木县，记者发现，原定300人规模的大会去了400多人，会场爆满。看来，煤炭企业对智能矿山还是非常关注的。
“我国煤炭行业安全生产水平和生产效率，之所以与先进国家存在差距，原因之一就是我国众多煤炭企业尚处于劳动密集型发展阶段，企业用工多，尤其是井下作业人员多，机械化、自动化、信息化水平低。”中国煤炭工业协会副会长刘峰说。
据了解，美国煤炭年产量约10亿吨，产业工人约10万人。我国煤炭年产量约37亿吨，产业工人约525万人，其中井下一线工人304万人。我国煤炭产量是美国的3.6倍，产业工人却是美国的50多倍。
用人多，导致我国煤炭行业工效和安全生产水平与世界发达国家相比仍存在较大差距。美国过去10多年来煤矿百万吨死亡率长期控制在0.1以下，特别是近几年来，煤矿百万吨死亡率降到了0.03。澳大利亚煤矿百万吨死亡率为0.014左右。
同时，用人多、工效低，也使我国煤炭生产的平均成本居高不下，难以与虎视眈眈的进口煤抗衡。成本低，是进口煤得以抢占国内煤炭市场的主要竞争力。
“如何从根本上解决矿工的安全问题？占总储量20%以上的薄煤层开采面临艰难的困境，怎么办？随着人们生活水平的提高，人们要想不在恶劣环境下从事繁重、危险的工作，怎么办？如何降低吨煤成本？”中国煤炭科工集团天地玛珂公司总经理李首滨认为，这就是加快推进智能化开采的重要性和迫切性。
智能矿山建设以信息化、数字化、自动化为手段，以无人化开采为目标，为提高劳动生产率，减少煤矿井下作业人员，促进我国煤矿安全高效生产提供了新的途径。
同处神木县的陕西煤业化工集团神南公司红柳林煤矿是全国煤炭行业两化深度融合型智能矿山现场会另一个主要参观点。该矿的综采成套装备智能系统由天地科技股份有限公司作为制造商、红柳林煤矿作为示范用户联合攻关完成。该系统融合了采煤机智能记忆割煤、液压支架跟机自动化、运输系统煤流负荷平衡、智能集成供液、远程遥控等高新技术，实现了正常连续生产过程中采场无人操作，工作面作业人员由过去的14人减少至5人。
据了解，去年产煤1800万吨的红柳林煤矿职工仅有915人，2013年吨煤完全成本108元。即便在全行业一片萧条的现在，该矿仍然保持着较强的盈利能力。
“实践证明，推进煤炭行业两化融合与智能矿山建设，是促进结构调整、转变煤炭经济发展方式、提高发展质量的需要，是建设特大型现代化煤矿的必然选择，是提升煤炭工业发展科学化水平的必然要求，代表了煤炭工业先进生产力的发展方向。”中国煤炭工业协会会长王显政认为，特别是在当前煤炭经济下行的形势下，推进两化深度融合型智能矿山建设，对于切实转变传统的煤炭生产经营模式，具有重要意义。
目前水平
大致处于两化融合中级阶段，煤矿之间差别较大
“近年来，煤炭企业围绕自身发展实际，不断深化和延展智能矿山的内涵。从数字矿山到智慧矿山、感知矿山，均以信息化、数字化和自动化为核心，将智能矿山建设从传统业务管理扩展至资源环境管理、采掘生产、洗选加工、煤矿安全等各个方面。”刘峰说。
另一个事实是，两化融合和智能矿山在我国煤矿的发展很不均衡。这种不平衡不仅体现在国有大矿和小煤矿之间，国有大矿和国有大矿之间的差距也很大。例如，有一个企业的代表将大型煤炭企业推进信息化建设分成四个阶段，他认为我国煤炭企业当前至少横跨三个阶段，部分企业处于第二、第三阶段，极少数企业处于第四阶段。
在此次智能矿山现场会的技术交流中，有人讲智能电网在煤矿的运用，有人讲煤矿自动化、信息化的实践，有人讲煤矿电气传动系统及节能技术，有人讲煤矿信息集成技术体系与矿山现代化管控模式，有人讲薄煤层自动化开采技术，还有人讲井下通信解决方案。
可见，目前煤炭企业对两化深度融合型智能矿山的理解和实践的差异很大。
采访中，没有一个采访对象认为自己能清晰地说出它准确的定义，但大家又都有一个较一致的方向，就是信息化、数字化、自动化和智能化。
“智能矿山采用先进的信息感知、数据处理、网络传输、智能控制等技术，使煤矿生产、经营和管理的各个环节、各种要素实现数字化和可视化，各项业务流程程序化，实现采矿过程实时控制、矿山资源实时管理、矿山信息实时处理。”刘峰说，“智能矿山建设涉及采矿科学、信息科学、管理科学、人工智能、虚拟现实、运筹学、网络技术、软件技术、监测技术和控制技术等，是一个典型的多学科技术交叉领域。”
我国煤矿智能矿山的发展经历了三个阶段。第一是矿山信息化阶段，以实现矿山各业务的信息化管理和机械化采煤为标志；第二是矿山数字化阶段，以数字的形式呈现，实现矿山虚拟现实、自动化采煤；第三是矿山智能化阶段，以对矿山自动感知、分析和智能化决策并实现远程控制的智能化开采为标志。
或许正是因为认识和实践的差别，以及发展的不均衡性，专家没有给出目前我国煤矿处于哪个阶段的判断。
但是，中国煤炭工业协会给出了另一个判断。2012年，受工信部委托，中国煤炭工业协会组织开展了煤炭行业首次两化融合发展水平评估工作。通过对85家煤炭企业评估样本数据的整理和分析，确定煤炭行业两化融合发展水平总体处于“中级水平阶段”，与机械、电子等先进行业相比，还有很大的发展空间和漫长的发展路程。
发展方向
全矿区、全产业链、系统自适应调控的智能矿山
智能矿山建设是一个复杂的系统工程，不仅需要硬件和软件的配合，更需要科学规划并有序实施。
“我国煤炭企业在智能矿山建设过程中，由于缺乏规范、前瞻的规划，经常出现前期建设和后期建设相冲突的问题。‘信息孤岛’现象十分严重，未打通煤矿生产全程的数字化链条，数据流仍未贯通矿山勘探规划、采矿设计、生产管理、安全监控、风险分析、应急响应全过程，业务流与管理模式没有得到根本改变。”刘峰说，“同时，我国煤炭资源丰富，煤矿数量较多，生产条件差异较大，尤其是一些老矿区，地质条件复杂，五大灾害俱全，巷道系统复杂，智能矿山建设难度非常大。”
因此，推进智能矿山建设，必须结合企业自身条件，优先设计智能矿山建设总体方案，在总体方案的指导下制定专项方案，并按照总体方案和专项方案的要求，有步骤、分阶段开展建设工作，实现分散建设向集成化方向跨越。
“未来，煤炭行业和企业应该围绕矿山的无人开采、企业的智能管理和高效安全运营这一总体目标，从五个方面提升两化深度融合型智能矿山建设水平。”刘峰说，“在横向覆盖范围方面，将从单个工作面向单个煤矿，再向煤炭企业集团甚至整个矿区延伸；在产业领域延伸方面，将从煤炭生产的信息化向煤矿生产经营的信息化，再向煤化工、煤电、物流等整个产业链的信息化延伸；在应用系统集成程度方面，将从专业系统集成向部分业务局部集成应用，再向相关系统全面集成应用拓展；在操作手段方面，将从人工近距离操作向无人远程遥控，再向系统自适应调控延伸；在发展层次方面，将从技术应用向更高层次的商业模式创新提升。”
在实现这个美好前景的过程中，有很多难题需要解决。
“经过多次探索证明，这种基于顺槽监控中心可视化远程干预智能化开采模式，能满足地质条件较好的煤层，尤其在薄及较薄煤层效果最好。”李首滨说，“但真正实现全智能化开采，还需进一步解决煤岩识别、采煤机自主定位以及工作面直线控制等问题。”
专家认为，除此以外，其他智能矿山需要解决的技术难题包括，安全信息分布式传感与生产过程协同控制、受限异质空间传感网实时传输及动态组网、多传感器融合、智能化无人开采专家系统等。
超越技术层面，智能矿山建设还有理念和投入的问题。即使煤炭企业明白智能矿山是新一代采矿业技术竞争的核心，但未必会立刻大力投身其间，尤其是对已建成生产煤矿的改造，必定会在庞大的投入、实施的难度与能够产生的效益之间权衡利弊。同时，以当前煤炭行业的市场形势看，对于很多煤矿来说，智能矿山建设，投入会是个大问题。(中国煤炭报)