一、 智慧矿山是未来发展趋势

1.1 智慧矿山是什么？

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。

通俗的讲，智慧矿山与传统煤矿就像智能手机和普通手机，智能汽车（无人驾驶）和传统汽车。以 无人驾驶为例，通过“地图+规划+预测”结合“大数据平台+人工智能”可以实现信息化，通过“控 制+定位”结合“机器学习+仿真训练”可以实现智能化驾驶。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。

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。

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，初步形成空间数字化、信息集成化、设备互联化、虚实一体化 和控制网络化的智慧矿山。智能化管控平台在大数据技术的支持下可以对整个矿山运行的状况进行 分析，并通过互联网上传到云平台，但真正做到云计算、达到为生产决策和管理服务还需进一步突 破数据结构优化、分布式计算等核心技术。

1.4 新基建将助力智慧矿山

中共中央政治局常务委员会 3 月 4 日召开会议提出要加快 5G 网络、数据中心等新型基础设施建设 进度。随后，各地政府纷纷出台了大规模的新基建投资计划。可以预见，以 5G 网络、人工智能、 工业互联网、大数据中心等为代表的新型基础设施建设将明显提速，并成为我国新一轮经济增长的 新动能。

我们认为，新基建发展提速将促进我国煤炭行业加速转型升级，为煤炭行业智能化发展提供良好机 遇。新基建提到的工业互联网、大数据中心、5G 基站建设、人工智能等将极大提升煤炭行业智能化 水平。

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之一。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”；工作面生产作业人员由 11 人递减至 3 人，生产效率提高 25%。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。要加 快工业互联网和车联网、新一代通信技术、云计算、大数据、人工智能、虚拟现实等现代信息技术 在煤炭工业领域的推广应用。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。

索罗斯：市场是愚蠢的，你也用不着太聪明。你不用什么都懂，但你必须在某一方面懂得比别人多。