技术赋能！煤矿智能化建设亟待由“政策市”转向“市场市”
作为煤矿智能化发展的重要组成部分，无人化智能开采对于提升煤矿安全生产水平、保障煤炭稳定供应具有重要意义。在技术引导之下，煤炭行业正在逐步进入智能化时代，将会有效地提升行业生产效率，提高行业的精细化管理程度，为行业生产带来明显价值。
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“煤矿机器人的应用和推广是大势所趋。未来，煤矿机器人将形成一个巨大的应用市场。”近日，中煤科工机器人科技有限公司副总经理王雷在参加东莞市人民政府主办的2023“机器人+”大会上陈述了自己对煤矿机器人这片市场蓝海的预判。
2019年1月召开的全国煤矿安全生产工作会议明确指出，以机器人研发应用引领“四化”建设。随后，应急管理部成立煤矿机器人协同推进中心；原国家煤监局发布《煤矿机器人重点研发目录》，涉及五大类、38个具体品种，这是在全世界率先构建煤矿机器人技术体系；国家发改委出台《2019年煤矿安全改造中央预算内投资计划》，将煤矿智能装备和机器人研发纳入其中。2020年初，国家发改委等八部门印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，其中明确，到2025年，大型煤矿和灾害严重煤矿要基本实现智能化，形成煤矿智能化建设技术规范与标准体系。随后，《煤矿智能化建设指南（2021年版）》《“十四五”智能制造发展规划》等一系列行业政策相继出台，加快推进煤矿智能化转型，鼓励支持煤矿企业向智能、安全、绿色方向发展，为煤矿无人化智能开采相关业务提供了广阔的市场空间。国家能源局煤炭司副司长任立新曾在4月份例行新闻发布会上详细介绍了煤矿智能化建设的进展情况——目前，国家能源局已会同有关部门组织遴选了首批71处智能化示范建设煤矿，总产能6.2亿吨/年，计划投资约158亿元，已累计建成363个智能化采煤工作面、239个智能化掘进工作面，单面平均生产能力达到500万吨/年。在示范煤矿带动引领下，全国累计建成1043个智能化采煤工作面、1277个智能化掘进工作面。国家能源集团、中煤集团等7家重点煤炭企业，已建成智能化产能13.93亿吨/年，占其总产能的74.7%。智能化煤矿为近两年煤炭增产保供发挥了关键作用。同时，煤矿智能化发展有力推动了煤炭上下游产业转型升级。煤矿智能化市场需求的增加，有效带动了矿山物联网、煤机装备制造、智能控制系统、安全监测预警等新产业新业态的快速发展。业内相关专家预测，为了完成“十四五”末建成1000个智能化煤矿的目标（对应约2000个智能化工作面），预计未来几年内市场的复合增长率将保持在5%左右，到2025年市场规模将达到81.6亿元。2
行业的高质量发展态势，使得智能开采领域的设备厂家近年来纷纷加大投入，叠加行业外竞争对手不断进入市场开发同类产品，智慧矿山领域的市场竞争日益加剧。
国家能源局数据显示，当前全国有近400处煤矿正在开展智能化建设，总投资规模超过1000亿元。在2019世界机器人大会上，一辆形似面包车的黄色机器，吊在轨道上悬空漫步，身下还拖着一只黑色脚丫，既可实时采集图像、声音，也能快速识别温度、气体浓度等周边环境参数。据了解，这是一种矿用防爆轨道式巡检机器人。通过搭载多种传感器，配合智能感知关键技术算法，它可对煤矿设备故障进行超前预判、预警，已应用于山东、河南、陕西等地多处矿井。煤矿机器人从巡检领域开始开启了迭代发展的全领域智能化之路。2023年5月，我国首台套新能源矿山智能运载机器人“载山”正式发布并投入使用。据了解，这是我国首台套具备产业化标准要求的、具备完全自主知识产权的新能源运载装备。2023年6月5日，天玛智控登陆科创板。该企业专业从事煤矿无人化智能开采控制技术和装备研发、生产、销售和服务，以优质产品及精准服务提高煤矿开采安全水平及生产效率。据了解，天玛智控上市后将坚持聚焦做强煤矿无人化智能开采控制技术及装备主业，实现产品的国产化、数字化，为无人化、智慧化改造打下基础，使无人化智能开采能够服务于更多场景。其产品主要聚焦应用于采煤系统，是煤矿智能化采煤建设的核心部分，其自主研发的SAC型液压支架电液控制系统填补了国内相关技术的空白。 从当前的市场布局看，煤矿机器人按照不同的应用场景分为多个不同的布局方向。从整体上来看，中国煤矿机器人行业可以分为3个市场梯队，其中郑煤机和中煤科工等注册资本在10亿元以上的企业排在第一梯队；其次为天玛智控、山西科达和中信重工等注册资金在5亿元到10亿元之间的企业位列第二市场梯队；其他注册资金在5亿元以下的中小型企业排在第三梯队。有研究数据显示，煤矿机器人研发生产企业在矿山作业机器人及系统、矿山安控机器人系统和矿山应急救援机器人等不同方向进行了布局。据各企业所占的市场份额来计算，2021年底，中煤科工的市场占比相对较高，达15%；其次为中信重工和郑煤机分别占比9%和6%，据此测算其他煤矿机器人相关企业共同占据约70%的市场份额。相关专家预测，未来矿山智能机器人将会是新能源化、无人化、智能化系列产品，将具体解决运载吨位提升、充换电一体、氢能的使用、适配更丰富的场景等问题。3
事实上，目前煤矿智能化建设工作仍存在研发滞后、智能化建设技术标准与规范缺失、技术装备保障不足、研发平台不健全、高端人才匮乏等问题。
中国工程院院士、中国矿业大学（北京）校长葛世荣曾就“5G+矿业”的话题表示，矿山无人化作业是一项系统工程，也是矿山智能化的发展目标。然而，矿山作业环境十分恶劣，对设备的要求也异常严苛，智能化开采还存在感知能力不够强、装备可靠性不够高、终端计算速度不够快、信息互通性不够强、人机交互性不够好等诸多问题亟待解决。而我国煤炭绿色开采的重要难题是如何实现煤炭开采的低损化和低碳化。煤矿机器人是实现煤矿智能化的主要载体，主要还是在减人增安提效方面发挥作用。近年来，煤矿机器人的研发和应用取得了长足的进步，采煤、掘进机器人群已成为智能采煤和智能掘进工作面的主要装备。巡检、安控、运输、辅助作业等煤矿机器人也得到了大量应用。未来，将会有越来越多的危重作业岗位被机器人所替代。针对产业发展面临的诸多问题，王雷在“2023机器人+大会”上表示，在产品方面，一是大多数巡检机器人已经能够满足大多数的应用场景，但技术脉络需进一步完善；二是辅助作业机器人小型化防爆、作业目标识别、机械臂控制、车臂协同控制等关键技术尚未突破；三是救援机器人整机系统实际应用少、实用化程度低。在产业端方面，问题主要集中于小型化感知单元的缺失、传统算力平台的功耗高制约着其在煤矿场景下的实际应用，缺少满足井下条件的测试环境及标准测试规范，机器人+创新应用复合型高端人才稀缺等。所以，当前煤矿机器人市场很大程度上还是一个“政策市”，而如果想转化为“市场市”，则还需要更艰苦的努力。王雷表示，为了解决“政策市”向“市场市”转化的问题，中国煤科机器人公司打造了煤矿机器人科研-研发-生产-销售-服务产供销一体化组织，构建了机器人+煤矿的多学科、多业务型综合管理团队，解决产品端及产业端问题。在研发方面，打造了立足自身实际、不断迭代的IPD科学研发管理体系，保障百余项项目的并行高质量开发，整体技术处于国际先进水平。在生产方面，建立专业化生产服务体系，自主建设了1.5万平方米生产基地，实现研发成果从科研样机向规模产业的快速跨越。在组织管理方面，从源头构建了IPD研发驱动、LTC订单驱动、ITR问题驱动的“强矩阵”型组织。（本文刊登于2023年6月7日《中国矿业报》第1版）
关键词：煤矿机器人 机器人 煤矿智能化 煤矿智能化建设 智能化 无人化智能开采
