煤矿智能化发展势在必行。
煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，对实现煤矿减人增安 提效、促进能源低碳转型具有重要意义。 (1) 一是煤矿智能化建设能够实现煤矿生产本质安全。加快煤矿智能化建 设，通过机械化换人、自动化减人、智能化无人，可减少高危岗位人 员一半以上，条件好的煤矿还可形成井下工作面无人采煤、少人值守 的场景，避免矿工直接面对灾害事故风险，减少人员误操作，大幅消 除安全生产隐患，从而实现从根本上遏制重特大事故发生。
(2) 二是煤矿智能化建设能够提升煤炭供给保障水平。加快煤矿智能化建 设，提升煤矿柔性生产能力，可以根据市场供需形势灵活释放生产能 力，增强供给质量和供给弹性。从近年煤炭保供情况看，实现机械化、 自动化并已开展智能化建设的大型先进煤矿发挥了骨干作用，是稳定 煤炭供应的主力军。 (3) 三是煤矿智能化建设能够助推能源低碳转型。在大规模低成本储能技 术尚未突破、新能源占比逐渐提高的新型电力系统加快建设的情况下， 我国仍需煤电及煤炭发挥调峰和兜底保障作用。加快煤矿智能化建设， 可以更好地保证能源供需总量的平衡，并在水电来水偏枯、新能源供 给波动等不确定因素影响的情况下，及时弥补电力缺口，为能源绿色 低碳转型提供有力支撑。
智能化建立在信息化、数字化、自动化基础上，是煤矿开采的最终目标， 本质是要实现无人化。根据《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，煤 矿智能化是将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装 备等与现代煤炭开发利用深度融合，实现煤矿开拓、采掘（剥）、运输、 通风、洗选、安全保障、经营管理等过程的智能化运行，形成全面感知、 实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统。煤矿 信息化和数字化是实现煤矿自动化的基础和支撑，煤炭开采的最终目标是 实现智能化开采。
煤矿智能化重在大数据、人工智能技术的运用而非系统集成。与数字矿山 相比，智慧矿山不仅仅是数据采集、数据处理和自动系统的集成，更多的 是大数据、人工智能技术的应用，需要智能化地响应生产过程中的各种变 化和需求，做到智能决策支持、安全生产和绿色开采，要使用大数据和人 工智能技术解决煤矿开采中的效率问题、安全问题和效益问题。 从需求端来看，煤矿智能化势在必行。我国的能源结构仍然以煤炭为主， 2021 年国内能源结构中煤炭消费占比 56%，基于我国富煤、贫油、少气的 能源资源禀赋，煤炭在未来一段时间仍将是我国的主体基础能源。
从供给端来看，技术客观条件已经达到。经过多年发展，我国煤炭综采技 术与装备已经基本全部实现国产化，突破了多项关键核心技术，在黄陵、 陕北、山东等矿区一些矿井实现了自动化、少人化开采。
政策推动煤矿智能化开采进入加速期。八部委联合印发《关于加快煤矿智 能化发展的指导意见》提出到 2025 年，大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现 智能化，《全国安全生产专项整治三年行动计划》提出煤矿的采煤、掘进 智能化工作面达到 2022 年的 1000 处；2021 年国家能源局发布《智能化煤 矿建设指南（征求意见稿）》加强行业规划；山西、河南、河北、贵州、 内蒙古等多省份出台相关指导意见和激励政策，煤矿智能化建设重点集中 于 2020-2025 年。
华为加大煤矿智能化投入，推动煤矿智能化进程。2019 年华为与国内多家 煤矿行业合作伙伴进行智能化转型探索，2020 年华为发布华为智能矿山联 合解决方案，2021 年华为与山西省政府及多家煤炭生产科研单位联合成立 “智能矿山创新实验室”，2021 年单独成立煤矿军团，足见华为对煤矿智 能化建设的重视程度。华为智慧矿山联合解决方案引入 5G+AI+云等先进 的 ICT 技术，提出“3 个 1+N+5”的智能矿山整体架构，实现矿山生产无 线化，形成智慧矿山数字平台基座，实现矿山数据全生命周期管理，使用 全栈全场景人工智能技术，助力井下生产无人化、少人化，智慧矿山五中心推动矿山经营管理走向集约化、高效化。 2021 年 6 月，华为合作的永煤陈四楼煤矿 F5G 项目正式商用部署，标志 着全国首个 F5G 智慧矿山项目正式商用，在全国范围树立标杆。
我国采煤技术经历了人工炮采、普通机械化开采、综合机械化开采和目前 的智能化开采 4 个主要阶段。智能化煤矿要求开拓设计、地测、采掘、运 通、选煤、安全保障、生产管理等主要系统具有自感知、自学习、自决策 与自执行的基本能力。5G 技术与大数据和云计算相结合，将非实时的数据 上传到云端，对数据价值进行深度挖掘，将实时性强的数据下沉到设备端， 降低数据传输与解算时延。
智能化煤矿总体架构可分为感知层、传输层、平台层和应用层。感知层将 物联网结合，形成煤矿泛在感知与设备互联，将设备、环境、人统一为一 个整体，形成相互之间的交互感知。传输层汇集多种制式信号并完成数据透传，为智能化煤矿的各种应用提供信息高速通道。平台层提供基础设备 设施、通用性基础软件平台与共性服务接口，实现全矿井数据资源的统一 管理、维护和调配，为应用层提供统一应用服务接口和应用支撑。
应用层 是围绕煤炭开采和煤矿业务开发的各种应用系统，例如地理信息系统、智 能生产系统、安全监控系统、人员定位系统等。如中国平煤神马集团安全 生产信息共享平台通过泛在感知层获取井下传感器数据、设备运行数据、 生产数据，经过井下 4G 无线网络，万兆网络传输，在服务处理终端进行 数据优化数据处理，实现了智能矿山“综采智能化、综合自动化、生产可 视化”三化协同。
无人智能化开采是煤矿智能化建设的核心。煤矿智能化建设包括采煤工作 面、掘进工作面、主煤流运输、辅助运输、通 风、供电与供排水等智能化 内容，其中采煤工作面是煤矿开采整体流程的源头，无人化智能开采也是 整个煤矿智能化建设的关键，因设备受动态运行、现场地质环境复杂、电 磁干扰较强等诸多因素影响，实现智能开采的难度很大。 采煤工作面是煤矿生产核心，也是煤矿智能化建设的重点场景。采煤工作 面装备种类和数量众多，主要由落煤、支护、运输装备和供液、供电、通 风保障装备等构成，装备之间需机械、电气、通讯协议、控制接口等多层 面相互配套来保障正常生产。
实现煤矿智能化分三个阶段。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。
煤矿智能化改造市场规模广阔。2015 年全国煤矿仅有 3 个智能化采掘工作 面，2019 年达 275 个，2021 年全国共有 687 个智能化采掘工作面。根据中 国煤炭工业协会发布的《煤炭工业“十四五”高质量发展指导意见》，到 “十四五”末，全国煤矿数量控制在 4000 个工作面，建成煤矿智能化采掘 工作面 1000 处以上，煤矿采煤机械化程度 90%左右。单个工作面智能化 改造成本约 2000-3000 万元，考虑目前仍有 3000 个左右的工作面待改造， 整体智能化改造市场空间为 600-900 亿元。按照国家政策要求，到 2035 年 之前全国各类煤矿要实现智能化，预计未来每年煤矿智能化改造对应市场 空间为 50-70 亿元。
