文章详细-视角·观点┃王国法院士：煤矿智能化建设与“十五五”发展方向

　　“十四五”期间，煤矿智能化建设与技术创新相互促进，智能化煤矿综合效率效益优势明显，安全管控水平显著提升，管理效能大幅度提高，安全和高效综合效益显著。固定危险和苦累作业岗位人员大幅度减少，职工工作条件显著改善，幸福感增强，复杂条件煤矿通过智能化赋能，解决了很多难题，安全生产得到保障。煤炭产量和消费量均创历史新高，煤炭消费年均增长4.5%以上，比“十三五”期间年均增速高出4.2%。在应对极端天气、保障电力供需平衡、支撑工业经济复苏中，充分彰显了其“能源安全稳定器”的核心价值。

　　“十五五”时期是我国煤炭产业智能化转型的关键攻坚期，既要在“十四五”基础上升级煤矿智能化技术应用，又要突破核心技术装备瓶颈，全面推进煤矿智能化高质量建设。立足国家能源安全和人工智能+能源新战略，围绕“降本增效、减人增安、绿色低碳”核心目标，系统梳理煤矿智能化建设进展与挑战，明确“十五五”期间的攻关方向、发展路径与支撑体系，全面推进煤炭产业智能化、绿色化、融合化高质量可持续发展。

　　文章来源：《智能矿山》2026年第1期“视角·观点”栏目

　　第一作者：王国法，中国工程院院士，博士生导师，中国煤炭科工集团首席科学家、煤矿智能化工作委员会主任，主要从事煤矿智能化系统工程研究工作，系统地提出了煤矿智能化理论、分类分级发展理念、发展目标、技术路径与技术标准体系。

　　作者单位：中国煤炭科工集团有限公司；煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室；北京天玛智控科技股份有限公司

　　引用格式：王国法，王峰.煤矿智能化建设与“十五五”发展方向[J].智能矿山，2026，7（1）：1-16.

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　　煤矿智能化建设进展与面临的新挑战

　　1.1 能源转型中煤炭产业变革面临的新形势

　　我国是世界最大的煤炭生产与消费国，2024年煤炭产量占全球50%以上，过去4年中，煤炭产量占国内能源生产总量的66.6%，煤炭消费占比达55%。预计2030年实现碳达峰时，煤炭消费占比仍将保持在45%以上，其在国家能源体系中的“压舱石”和“稳定器”角色无可替代。然而，近年来为保供进行的价格干预、进口量增加以及产能扩张，导致近期煤炭行业效益严重下滑，反映出行业发展的困境。

　　我国煤炭生产重心正加速向资源富集的中西部地区转移，形成了东中西梯级发展格局。2024年晋陕蒙新四省煤炭产量占全国总产量的81.6%，新疆快速崛起（产量突破5亿t，外运超1.3亿t）。同时，中国煤炭产业正坚定迈向安全、高效、绿色与清洁化的高质量发展之路。一方面，在开采环节，安全高效矿井数量与平均规模显著提升，安全生产达世界先进水平，原煤生产能耗持续下降；另一方面，在利用环节，通过提高入洗率、提升煤矸石、矿井水综合利用率和土地复垦率，极大减轻了环境压力。煤炭正从单一燃料向原料与燃料并重转变，煤制油、煤制烯烃等现代煤化工产能规模庞大，煤基新材料研发不断突破，为煤炭产业的可持续发展开辟了全新的、高附加值的未来。

　　当前全球能源格局正经历深刻变革，其突出特征是能源消费重心向亚太新兴经济体转移，而油气生产与供应重心则加速西移。在地缘政治冲突与能源安全风险加剧的背景下，推动以绿色低碳为方向的能源转型、构建新型能源体系，已成为国际社会的共同目标。各国积极推动能源绿色化与数字化双重转型，如欧美推行碳边境调节机制、领先企业探索虚拟电厂和电网数字孪生技术等。然而，在转型过程中，保障能源安全与经济供应仍是各国首要任务，从部分国家重启煤电、短期化石能源消费回升等现象中可见一斑。在此全球趋势下，中国能源体系也呈现“双轨并行”的特征，一方面，可再生能源快速增长，2024年装机占比达56.4%；另一方面，由于可再生能源存在出力不稳定、技术经济局限短期内难以克服等问题，煤炭仍承担兜底保障作用。2024年，煤炭消费量占全国能源消费总量50%以上，煤电更以35.7%的装机贡献了54.8%的发电量，由此可见，在能源转型过渡阶段，煤炭仍是我国能源安全稳定供应的重要基石。

　　1.2 国际能源格局变化对我国能源安全带来挑战

　　当前国际政治环境错综复杂，全球能源格局正处于深度调整期。乌克兰危机持续冲击欧洲地区和平稳定，中美关系中的不确定性因素持续累积，在此背景下，我国能源转型战略必须充分考虑国际环境的复杂性与不确定性。全球能源供需格局呈现多极化趋势，能源消费重心进一步向亚太新兴经济体集中（占全球消费总量47.1%），而油气供给中心则逐步西移，形成以中东（31.5%）、美国（20.1%）和俄罗斯（11.5%）为主的供应格局，其中美国油气产量近年来大幅增长，2023年石油产量达8.3亿t。此格局变化更加凸显实现能源体系自主安全可控的极端重要性。需要清醒认识到，不发展是最大的不安全，脱离国情盲目“去煤化”将背离保障经济社会稳定运行的主线，可能引发能源电力供应安全风险、资产搁浅、宏观经济冲击、金融风险乃至社会风险等一系列问题，必须高度警惕。立足我国“富煤贫油少气”的资源禀赋，必须坚定不移筑牢以煤为主的能源安全屏障，2024年全球及中、美能源消费结构如图1所示。

　　图1 2024年全球及中、美能源消费结构

　　2024年，美国油气消费占比74.3%，中国油气消费占比27.1%。我国油气进口供给风险持续加大，进口来源集中在地缘政治不稳定区域，获取境外油气资源的外部环境面临恶化风险。2024年我国石油和天然气对外依存度高达71.9%和40.9%，若国际形势突变引发供应中断，将对经济社会发展造成不可估量的影响，进一步印证了坚持煤炭基础保障地位、构建自主可控能源体系的战略必要性与现实紧迫性。

　　1.3 国内极端情况增加对我国能源安全带来挑战

　　在当前全球能源转型加速的背景下，新能源的规模化发展仍面临一系列技术与经济层面的制约。风电、光伏发电固有的随机性、间歇性和波动性，对电力系统灵活调节能力提出更高要求；极端天气条件，如极热无风、极寒无光、持续高温等，进一步暴露其在稳定性方面的技术经济局限。目前，能够实现传统能源全面安全可靠替代的完整技术体系尚未形成。

　　从历史规律看，一种新型能源在一次能源消费中占比从1%提升至10%，通常需经历约50年的发展周期，意味着新能源对传统能源的替代必然是长期过程，必须坚持“先立后破”的转型路径。新能源发展所依赖的关键矿产资源（如锂、稀土等）供应日趋紧张，加剧了相关的地缘政治风险。中国与美国和西方国家在关键矿产的占有、萃取、精炼与制造应用等环节的竞争不断加剧，使新能源产业链与供应链面临资源控制、贸易限制、技术封锁等多重压力。

　　在此背景下，电力系统灵活性资源建设仍面临较大不确定性。尽管我国灵活性资源总量相对充足，但其可靠性与可调用性仍受多种因素影响。随着可再生能源装机继续快速增加，系统稳定性挑战将进一步凸显。近些年，在极端天气、国际供应链调整等外部因素叠加影响下，多地负荷高峰期出现供电紧张，美国、英国、西班牙、澳大利亚等国家发生的大规模停电事件，也为我国电力安全保障提供了重要警示。

　　综上所述，从中短期来看，新能源尚难以取代化石能源在能源体系中的主体地位。煤炭等传统能源在资源开发利用方面具有不受气候季节限制、供应稳定、成本可控等显著优势，而风电、光伏等新能源仍受自然条件与外部环境较大制约，目前难以实现规模化、低成本、稳定连续的电力供应。在能源转型过程中，必须统筹安全与低碳、稳妥把握转型节奏，充分发挥煤炭在能源结构中的兜底保障作用。

　　1.4 国内外能源形势对我国能源安全的战略启示

　　在当前能源转型与地缘政治复杂交织的背景下，树立符合“双碳”目标的新型能源安全观并制定高质量发展战略，已成为我国能源体系建设的核心任务。能源安全必须坚持以国内为主，立足“富煤贫油少气”的资源禀赋，将能源饭碗牢牢端在自己手中，实现能源独立与安全可控。

　　煤炭作为我国最基础、最可靠的能源品种，在国民经济中发挥着不可替代的作用。是实现能源安全自主可控的最坚实保障，煤电能够有效平抑新能源大规模接入带来的波动性与随机性，在保障新能源消纳和电网稳定中持续发挥“压舱石”功能。同时，煤炭也是可实现清洁高效利用的可靠能源，通过超低排放燃煤发电与二氧化碳捕集利用等技术路径，煤炭正实现清洁低碳转型，目前85%以上的煤炭消费已实现清洁高效利用，近90%的燃煤机组完成超低排放改造。此外，煤炭作为重要工业原料，在现代煤化工领域发展前景广阔，传统煤化工正升级为先进煤气油化技术，示范项目逐步实现烟气超低排放、污废水“近零”排放和VOCs有效治理，产业清洁化水平持续提升。

　　为构建自主可控的能源体系，还需多措并举。一方面，应积极推进油气进口来源多元化，维护战略通道安全，同时加强煤制油气基地的规划与管控，提升油气核心需求自保能力；另一方面，要加快建立自主可控的能源科技支撑体系，突破“卡脖子”技术，保障极端情形下能源稳定供应。最终逐步建成低碳绿色、韧性可靠的新型能源体系，在保障安全的前提下稳步推进能源转型。

　　1.5 能源转型对煤炭行业提出更高要求

　　在当前能源转型进程中，推进煤炭产业高端化、智能化、绿色化发展，加强煤炭清洁高效利用，是确保我国主体能源安全的必然要求。必须加快煤炭开发向智能绿色方向升级，推动人工智能、大数据等新一代信息技术与煤炭开发深度融合，实现采掘智能化、井下“无人化”和地面“无煤化”，使煤炭行业逐步转型为社会尊重、人才向往的高技术行业。

　　煤炭利用方面，持续推动其向清洁高效低碳发展，大力推进煤炭由单一燃料向燃料与原料并重转变，推动煤化工向“高端化、多元化、低碳化”方向升级。积极促进煤炭与新能源协同发展，将矿区打造成为地面-井下一体化的“风、光、电、热、气、储”多元协同的清洁能源基地。

　　数智技术赋能煤炭产业转型升级已是大势所趋。全球矿业正加速向“高端化、智能化、绿色化”迈进，智慧矿山建设成为世界矿业发展的重要方向。随着煤炭无人化开采技术的创新与装备自动化、智能化水平的提升，煤炭产业正迎来技术驱动的深刻变革。

　　为保障能源供给安全，亟需构建以“1个目标、6大体系”为核心的煤炭产业安全体系（图2），为实现能源独立与安全提供坚实支撑。

　　图2 煤炭产业安全体系

　　1.6 煤炭行业自身发展仍面临多重难题

　　当前，我国煤矿智能化建设已迈入全面发展新阶段，并取得显著成效。全国已建成一批国家级智能化示范煤矿、智能化采煤工作面和智能化掘进工作面，成功攻克了超大采高智能开采、薄煤层无人化开采、掘支运一体化快速掘进等关键技术。然而，上述系统设备在稳定性与可靠性方面仍有不足，全时空地质感知、智能决策支持、装备协同控制及常态化智能运维等关键技术亟待进一步突破。

　　近年来，绿色矿山建设方面也取得积极进展，矿井水、煤矸石综合利用率分别达75%和73%，土地复垦率达57%，保水开采、沉陷区生态修复、高寒高原生态治理等核心技术不断成熟。然而，绿色开采与生态损害治理仍缺乏低成本技术支撑，煤系共伴生资源协调开发体系尚不完善。

　　随着开采不断向深部延伸，深部资源开发面临严峻挑战。我国已探明煤炭资源中千米以深占比超过50%，现有130余处矿井开采深度超过700 m，最深已达1 500 m。深部高地压、高地温、高瓦斯和高压水等复杂地质条件相互耦合，灾害风险显著加剧，对智能安全高效开采技术提出迫切需求；同时，露天开发规模持续扩大，产能占比已提升至25%，内蒙古、新疆成为主要产区。国产大型装备如轮斗挖掘机、半固定破碎站等实现重要突破，但剥离用破碎站仍依赖进口，且滑坡灾害智能感知与应急救援技术尚不成熟，亟需推动露天开采向更大型化、智能化、安全高效和连续化方向加快发展。

　　1.7 煤炭产业数智化转型是发展新质生产力的要求

　　在当前国家能源安全新战略引领下，煤炭作为我国自主可控的主体能源，正朝着智能化、绿色化和融合化方向转型发展，亟需走出一条生态优先、绿色低碳、安全智能的高质量发展道路。

　　随着煤炭开发战略逐步向西部和深部转移，产业发展面临一系列“极端条件”下的新挑战。西部晋陕蒙新等矿区产能高度集中，2024年产量占全国81%，面临着生态脆弱与大规模高强度开采之间的矛盾；中东部深部矿区地质构造复杂，承受着高地压、高承压水、高地温、高瓦斯等“四高”威胁。要破解这些难题，必须推动科学研究“向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进”，在地质精细勘探、透明地质构造、灾害智能防控等领域实现理论创新和技术突破。

　　推进煤矿智能绿色建设是统筹能源安全、生态安全和生产安全的治本之策。当前仍存在思想认识不统一、区域发展不平衡、智能化水平整体偏低等问题亟待解决。面对日益提高的环保要求和大规模、高强度、高效率、低损害的开发目标，煤炭行业亟须加快智能开采、生态修复、低碳利用等高端技术装备的研发与应用，以科技赋能推动煤炭产业实现真正意义上的高质量、可持续发展。

　　1.8 煤矿数智化技术创新和智能化建设取得重要进展

　　我国煤矿智能化建设成效显著，形成了一批具备推广价值的经验、技术与装备体系。自2019年提出加快煤矿智能化发展建议以来，国家层面政策体系持续完善，2020年八部委联合发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，2021年出台《煤矿智能化建设指南》，2022年实施《智能化示范煤矿验收管理办法》，2024年进一步发布《煤矿智能化标准体系建设指南》，为行业转型提供了系统指引。

　　在技术层面，智能化建设与创新实践形成良性互动。高可靠融合通信系统、工业互联网平台和智能化综合管控平台等核心技术广泛应用，供配电、主煤流运输、供排水等系统实现常态化无人值守。智能采掘、辅助运输、煤矿机器人及露天矿用卡车无人驾驶等关键领域取得突破性进展，技术装备国产化、成套化水平显著提升。当前，我国已初步构建起适配不同煤层条件的煤矿智能化建设模式，该模式在精减井下作业人员、强化安全保障能力、提升生产效率等方面成效显著，为煤炭行业高质量发展筑牢了坚实基础。

　　煤矿智能化建设的突出技术难题分析

　　2.1 煤矿“数字化转型”不充分，数据利用率低

　　当前，以大数据、人工智能、5G和机器人技术为代表的科技革命与数字革命，正以前所未有的广度与深度推动煤矿行业的高质量发展。数据作为智能化的核心基础，其多源集成分析与价值挖掘能力直接决定了煤矿智能化建设的实际成效。然而，在推进过程中仍面临以下3个方面的关键挑战。

　　（1）数据治理体系尚不完善。目前数据采集仍较多依赖人工输入，流程缺乏统一规范，多头录入现象普遍，导致数据准确性、及时性难以保障。数据冗余、数值冲突、模式不一致等问题突出，整体数据质量尚不足以支撑系统实现真正的智能化运行。

　　（2）训练样本严重不足。与互联网数据不同，煤矿数据具有强时效性与高专业门槛，获取成本高、样本规模小，现有“小样本”条件难以满足深度学习模型对数据量与质的要求，一定程度上严重制约了智能算法的有效训练与应用。

　　（3）缺乏统一开放的数据平台。各智能化系统功能的实现依赖跨系统数据融合，但由于缺乏集成化平台，系统之间需高频对接，导致业务逻辑与智能功能停留在“表象关联”，未形成深度融合与协同。

　　（4）智能化系统需依托数据迭代演进。煤矿系统专业性强，通用AI算法往往难以直接适用，必须结合具体场景，在持续数据积累与迭代的基础上进行针对性模型开发，这一过程需要时间的沉淀。

　　2.2 智能化煤矿5G技术及应用场景尚不成熟

　　5G技术凭借其大带宽、广连接与低时延等特性，结合网络切片、边缘计算等核心能力，为煤矿智能化建设提供了新的技术路径。目前，井下5G系统已在华阳新材料科技集团有限公司等矿区开展试验性部署，部分模块取得安标认证，为行业推广应用奠定了初步基础。然而，5G在煤矿井下的规模化部署仍面临多重挑战。

　　（1）受限于井下防爆安全要求，射频功率须严格控制在6 W以内，导致单基站有效覆盖距离短，需密集布设，显著增加建设与运维成本。

　　（2）行业对5G的认知尚不统一，存在“重建轻用”倾向，或将5G简单等同于无线替代有线，忽视其作为业务系统核心承载网的价值。

　　（3）当前5G网络多依托运营商核心网构建，在网络安全、自主运维方面存在隐患，亟需推动5G专网与小核心网技术研发，探索符合煤矿安全要求的建设运营模式。5G在高瓦斯、高粉尘等极端井下环境中的可靠性仍有待验证，面向智能掘进、无人驾驶等关键场景的集成应用尚未成熟，整体生态仍需终端、芯片与软件系统的协同发展。

　　（4）关键技术方面，功率安全与覆盖能力是核心矛盾。现行IEC标准将射频电磁波功率阈值限定为6 W，制约了5G覆盖性能。等离子体放电与电磁波传输仿真模型（图3）研究表明，在保障安全前提下，700 MHz频段基站功率限值有望提升至20 W以上，可大幅扩展单站覆盖范围，其他频段（如2.1 GHz、3.5 GHz）的功率阈值仍需进一步研究。

　　图3 等离子体放电与电磁波传输仿真模型

　　（5）定位系统方面，井下无法接收GPS信号，需构建本地的精准定位体系。当前系统存在车辆与人员定位数据未融合、多种定位技术协同不足等问题。未来应推动高精度定位技术与调度、导航、人机协同等业务场景深度融合，支撑无人驾驶、智能巡检等关键应用，构建安全、高效的井下位置服务体系。

　　2.3 “透明地质”技术保障支撑能力不足

　　“透明地质”或“透明矿山”作为煤矿智能化建设的关键理念，旨在通过地质信息的数字化、模型化与系统融合，为井下开采提供精准可靠的地质保障。其核心在于通过推动地质探测技术与装备的智能化发展，实现探测数据的全面采集与高效集成，并促进地质信息与工程信息的深度融合，从而构建真实、动态、可预测的矿井地质环境模型。当前在推进“透明地质”建设过程中仍面临多重挑战。

　　（1）地质数据的数字化程度仍然不足，多数数据仍依赖人工现场采集与录入，尚未形成系统化、自动化的数据获取机制，制约了地质信息的实时更新与综合分析能力。

　　（2）地质探测精度与开采需求之间存在明显差距，井下采掘装备定位已实现厘米级精度，而地质探测精度普遍停留在米级甚至亚米级，难以满足智能化开采对地质条件精细识别的需要。

　　（3）地质建模技术尚不成熟，受钻探与物探数据精度限制，不同建模算法对同一地质体的预测结果差异显著，模型整体准确性与可靠性有待提高。

　　（4）地质信息与工程信息尚未实现有效融合，现有三维模型多停留在多源数据叠加层面，缺乏深度融合与智能分析能力，未能与矿井生产系统、安全系统等实现业务联动，限制了地质数据在全矿智能化系统中的支撑作用。

　　2.4 巷道掘进用人多、采掘失衡，装备适应性差

　　在煤矿掘进作业中，锚杆支护环节仍面临工艺复杂、机械化水平低、支护速度慢等问题，严重制约巷道形成的整体效率。工艺层面的支护流程繁琐，自动化程度不足；装备方面是以单体锚杆钻机为主，系统性差、钻孔效率低；施工过程中，受围岩破碎与巷道变形影响，常需实施高密度高强度支护，作业周期长；作业环境方面，掘进工作面粉尘浓度高、条件恶劣，导致掘锚工序难以平行开展。这些问题迫使现场依赖增派人员维持进度，造成人员聚集，安全风险陡升。

　　系统性层面，掘进作业缺乏类似综采工作面的专业化论证与配套体系，设备零散、协同性差，难以实现集约生产；可靠性方面，受井下复杂环境影响，即便在地面运行良好的传感器、液压元件等关键部件也频繁出现故障，制约了装备的连续稳定运行；自动化建设方面，在基础自动化水平尚未夯实的情况下，盲目追求掘进效率往往导致多头分散作业、人力投入密集，反而带来效率低下与安全水平下降的困境。

　　上述难题源于技术本身与地质条件的双重复杂性，应遵循“先功能后智能”的路径，首要任务是实现快速成巷的基本功能，继而推动系统智能化升级。核心目标是通过智能快速掘进技术，达到“智能提效、少人增安”。路径包括：推动掘进装备成套化发展，实现掘进、支护、运输工序的集约协同与平行作业；构建数字化监测系统，对设备运行、地质信息及通风动力等保障系统进行全面感知；发展自动化控制功能，实现自主导航、断面自动成型、遥控作业与钻锚自动化，并强化系统联动、设备闭锁与人员防碰撞等安全防护能力，构建高效、安全、可持续的技术体系。

　　2.5 智能化技术难以适应复杂工作面条件

　　采煤机器人群是实现智能化开采的核心技术单元，其理想形态应具备设备群自主决策控制、煤岩界面精准识别与多机协同联动等关键功能。

　　目前，我国已在基于地理信息的截割模板智能规划、采煤机自动调高、“三机”协同控制等方向取得重要突破，为机器人群的初步应用奠定了基础。然而，在智能化放顶煤技术、支架可控执行机构优化设计、超前支架智能控制、截割路径自主决策规划（图4）等更深层次的技术环节，仍存在亟待突破的瓶颈。此类核心技术的攻关成效，直接决定采煤机器人群的整体智能化水平与实际应用效能。

　　图4 截割路径智能决策

　　2.6 主辅运输环节多、效率低，连续运输难度大

　　主运输系统中，带式输送机因运距长，普遍面临堆煤、断带、纵向撕裂、跑偏及打滑等故障频发的问题。现有监测系统依赖大量传感器布置，结构复杂、成本高昂且实时性不足，同时输送带运行负载率偏低，存在显著的无功能耗现象。针对这些痛点，技术升级的目标应聚焦于实现井下主煤流故障的自动监测与预警、替代人工巡检、构建基于负载的自主调速机制以降低能耗，并建立运行状态的可视化监控平台。

　　辅助运输系统作为井下人员、设备和物料输送的关键环节，分为有轨与无轨2种形式。有轨运输以单轨吊和电机车为主，受地质条件复杂、光照不足及粉尘密集等因素影响，普遍存在装备承载能力有限、续航里程短、运输环节多、人员参与密集等问题，导致事故率居高不下，整体效率低、污染大、智能化水平不足，已成为制约煤矿安全高效生产的瓶颈之一。

　　当前辅助运输系统还面临用人多、自动化程度低、车辆与定位网络及智能仓储系统融合不足、调度管理分散、车辆智能化水平不高等多重挑战，井下驾驶作业安全隐患突出。未来发展需着力实现车辆实时精确定位与地图化统一管理，推动井下物流车辆无人驾驶，构建智能调度系统以提升物料配送效率，目标将车辆运行效率提高30%，系统用人数量减少50%，全面增强辅助运输的安全性与智能化水平。

　　2.7 井下环境感知及安管系统未实现协同联动

　　煤矿安全是一个涵盖“人、机、环”多维度、多参量、多尺度的复杂系统，构建跨系统数据感知与信息融合能力，是实现人员主动安全防护、设备预知维护与灾害精准防控的关键所在。当前，井下安全监测主要覆盖水文、微震、矿压、通风、防灭火、瓦斯及粉尘等环节（图5），但各系统普遍独立运行，从传感、传输到分析预警均未实现有效联通，难以支撑关键环境参数的时空动态感知与多源信息综合研判。

　　图5 井下环境感知与智能安全管控

　　具体问题表现为水文监测结果可靠性低、预警不及时，且未与排水系统联动；通风系统无法根据开采条件变化自动调整参数，缺乏安全态势感知与智能调控能力，整体抗灾性弱；工作面传感覆盖不足、数据量级有限，制约了泛在感知能力，而传感设备依赖特定系统、监控点位偏少，进一步限制了数据的互联互通与分析的准确性。

　　为此，建议充分利用物联网数据采集与视频智能分析技术，动态识别人员违章行为及设备设施安全隐患，实现自动告警；构建统一的煤矿安全评价指标体系，对各类风险进行量化管理，推动煤矿安全监管从分散被动向集成主动、从经验判断向数据决策转变。

　　2.8 固定场所无人值守无联动控制

　　在煤矿固定场所无人值守系统中，远程监控与巡检机器人已成为实现关键区域智能化运维的核心手段，覆盖区域包括井筒管道、水泵房、变电所、主煤流沿线、危险气体监测点及地面煤仓等。通过构建矿井全工位设备健康管理系统与井下机器人群协同操作平台，逐步替代传统人工巡检，推动关键岗位的无人化与智能化转型。

　　当前多个环节仍存在技术瓶颈与管理挑战。在井筒管道与通风井筒等场景中，人工巡检仍占主导，作业强度大、效率低，且难以实现全方位风险识别与及时处置。由于缺乏有效的替代装备与技术手段，环境信息采集不全面、数据分析不深入、信息共享不充分等问题突出，导致安全隐患难以提前预警。同时，传统巡检模式重复性高、实时性差，在密闭空间中易受有毒气体、电磁辐射及火灾隐患威胁，且独立运行的巡检系统未能与被检设备实现数据融合与联动控制，限制了整体安全保障能力的提升。

　　此外，煤仓作为储运关键节点，冒仓与空仓风险对安全生产构成严重威胁。受低照度、高湿度与高粉尘环境影响，单一检测方法难以准确获取仓位数据，亟须通过多传感融合技术与智能监测手段，提升煤仓状态的实时感知与风险预警能力。

　　2.9 洗选过程参数不精确、效率低、产品不稳定

　　在选煤厂智能化升级过程中，重介智能控制系统面临参数缩放适应性不足、多参数耦合关系不清晰导致的生产效率低下、各工艺单元难以快速达到动态平衡，以及系统自我调节与恢复能力薄弱等问题。

　　为应对这些挑战，需设定以下技术目标：高效挖掘工艺与设备参数价值，优化多参数协同机制以支持产品个性化定制；实时掌握系统运行状态，保障产品质量稳定；增强系统自适应能力，全面提升生产效益。

　　基于选煤厂现有生产框架与数据基础，应推进从单机设备到全系统、从独立单元到多系统联动的智能化转型，构建涵盖设备健康管理、生产控制和运维管理的数学模型，实现对生产过程的精准预测与动态调控。通过建立选煤智能化体系，在“底层感知、控制执行与决策管理”3个层面实现深度智能化，搭建统一的选煤厂运行应用平台，推动传统选煤厂向新型智能化选煤厂全面转型。

　　2.10 地面管理运营系统与生产系统尚未融合

　　在煤矿地面管理运营体系中，智能仓储、ERP、能源管理、经营财务、人力资源、技术管理及综合调度中心等系统共同构成了管理信息化的核心架构。此系统需要实现内部数据的无缝交互，更需与井下生产系统建立深度协同与联动机制，打通信息壁垒，形成统一运行的智能管理生态。

　　在精益经营与协同管理层面，应着力构建资源智能配置与业务协同管控能力（图6）。通过推进物资精准采集、设备动态调配、仓储优化分配、协同配煤优化及智慧营销决策等环节的智能化升级，实现对供应链、生产计划与市场响应的系统化整合与闭环管理，全面提升煤矿经营效率与资源综合利用水平。

　　图6 精益经营协同管理系统

　　“十五五”煤矿智能化建设发展目标

　　在“十五五”期间，我国煤矿智能化建设将持续深化，致力于构建完善的技术、装备及运维管理体系，推进第二批关键核心技术工程示范，推动智能化建设走深走实。在此基础上，将初步建成覆盖煤炭生产、运输、储备、销售与使用的统一大市场。具体发展目标包括全国煤矿智能化产能占比不低于75%，智能化工作面数量占比不低于50%，智能化采煤工作面常态化运行率不低于80%，危险繁重岗位机器人替代率不低于30%，并实现井下作业人员总数减少20%以上。

　　在数字化转型与数据治理方面，将实现煤矿主要生产环节智能化创新体系的系统构建，充分激活数据要素价值，推动行业整体数字化转型成熟度达到领域级（3级）至平台级（4级）水平。到2030年，形成较为完善的智能化标准体系，制定并发布相关行业及国家标准不少于300项。

　　未来，煤矿智能化将朝着更高质量方向演进，着力突破前期尚未解决的核心技术难题，积极跟进人工智能发展趋势，以创新技术路径重塑煤炭产业未来，协同推进5个重点攻关方向，为煤炭工业高质量发展提供坚实支撑。

　　（1）人工智能大模型与数据融合应用。

　　（2）高精度传感、探测与高速响应控制技术装备。

　　（3）采掘、安全与保障系统的综合集成。

　　（4）非常规尺度与复杂地质条件下的智能开采技术。

　　（5）煤矿辅助作业机器人及具身智能系统。

　　“十五五”煤矿智能化建设科技攻关方向

　　4.1 井下通信的网络综合承载、专业大模型及数据融合应用

　　为全面推进煤矿智能化建设，需构建统一、高效、安全的数据基础设施与智能决策体系，重点包括以下4个方向。

　　（1）构建统一数据标准与共享机制

　　研究制定覆盖采掘、机电、运输、通风、排水等多系统数据融合协议，建立高效安全的数据共享标准体系，形成统一的数据共享技术架构与多系统协同控制方案，切实破解数据标准“烟囱”、信息“孤岛”以及安全隐私保护难题。

　　（2）攻关综合承载与通感一体化技术

　　构建智能煤矿信息综合承载网络架构，突破矿用通信感知融合无线传输技术，提升移动终端对人员、设备、环境的全面感知覆盖能力，形成主干网络高效承载、无线网络通感融合、多模态终端泛在接入的一体化通信基础。

　　（3）发展网络确定性通信与智能运维体系

　　研究智能矿山确定性网络传输性能监测与闭环调控机制，开发矿井网络故障精确定位与智能运维系统，构建通信网络态势感知与运维服务平台，为智能化应用提供高可靠、低时延、可管控的网络支撑。

　　（4）打造专业大模型的智能决策与协同控制平台

　　研发矿井数字孪生协同管控与决策支持系统，构建以专业大模型为底座的数字孪生模型体系，实现生产、安全、设备等多维信息的实时映射与动态推演，推动采煤、掘进及辅助系统数据的智能分析、预警预测与协同控制。

　　4.2 透明地质保障技术

　　为实现煤矿地质保障系统的精准化与智能化升级，需重点推进以下3个方面工作。

　　（1）高精度地质探测技术与装备升级

　　重点研发高分辨率地震勘探、随钻测量、三维地质雷达等先进探测技术，开发适用于复杂地质条件的智能钻探装备，全面提升勘探精度与数据获取能力；推动地质数据自动化处理与智能解释，为智能采掘、地质建模和灾害预警提供可靠数据支撑。

　　（2）地质数据动态更新机制构建

　　基于随钻、随掘、随采等生产过程中获取的实时动态数据，建立地质模型动态更新算法，实现对三维地质模型局部特征的持续修正，逐步完成从巷道到工作面、采区等多尺度地质信息的精准化与透明化重构。

　　（3）基于透明地质的隐蔽致灾精准防控

　　深度融合地质模型与生产动态数据，运用大数据分析与人工智能算法，构建隐蔽致灾因素智能分级预警模型；研发透明矿井隐蔽致灾精准防控平台（图7），实现地质保障系统与采掘作业的协同联动，为瓦斯抽采设计、掘进地质导航、工作面智能截割及灾害防治提供高精度地质决策支持。

　　图7 基于透明地质的隐蔽致灾精准防控平台

　　4.3 少人化集成控制掘进系统

　　为全面提升巷道掘进的智能化水平与作业效率，需重点推进以下3个方面的工作。

　　（1）构建掘-支平行作业的智能化系统

　　集成多源传感数据融合技术，建立巷道围岩状态、装备运行及环境参数的多维感知体系，实现工况实时监测与动态反馈；通过提升液压控制精度，推动驱动方式由液压向电液协同转型，增强系统响应速度与控制精准性；深化掘进、支护、运输等环节的时序协同与空间匹配机制，实现多系统全流程自动化衔接与稳定运行，全面提升掘进系统的协同控制精度与应用可靠性。

　　（2）发展智能规划与截割参数自适应掘进技术

　　依托高精度地质建模与动态修正技术，实现掘进路径的智能规划与截割参数自适应调整，突破基于地质信息耦合的智能截割控制；融合人工智能方法与掘进工艺专家知识，开发具备感知、预测、控制与决策能力的智能算法，构建掘进场景AI决策模型，逐步替代传统人工经验主导的操作模式；研制数字孪生多模态集中控制平台，支撑少人化场景下的全流程智能协同作业。

　　（3）研制新一代快速掘进成套装备

　　重点发展以高功率密度强力截割、锚杆索自动支护、高可靠连续运输为核心的新一代快速掘进装备体系；推动可截割硬度80 MPa级掘锚一体机、滚压式部分断面硬岩掘进机、柔性矿用TBM及深部巷道智能快速掘进成套装备的研发与应用，为复杂地质条件下的高效、安全掘进提供装备支撑。

　　4.4 高阶数智开采

　　为响应复杂煤层安全高效开采的现实需求，我国正聚力构建新一代高效智能开采装备体系（图8）。针对“三软”煤层、薄及极薄煤层、急倾斜煤层及千米以深煤层等特殊开采条件，重点攻关自动截割、自主支护与高效运输等核心技术，推动自适应截割智能采煤机、轻量化抗冲击液压支架、高效扁平化刮板输送机等高端装备的研发与应用，为复杂地质条件下煤炭开采提供装备支撑。

　　图8 新一代高效智能开采装备体系

　　在技术装备突破的基础上，同步推进3类典型示范工程建设，此类示范工程将为我国煤炭工业的智能化升级提供可复制、可推广的技术路径与实践经验。

　　（1）建设薄煤层无人化智能开采示范工程，实现在采高1.3 m以下、地质起伏大的复杂条件下年产200万t且工作面内无人作业。

　　（2）开展千米以深矿井安全高效综采示范，突破深部资源精准探测与透明开采技术瓶颈。

　　（3）建设600 m超长工作面示范工程，通过装备与工艺创新大幅提升单个工作面产能。

　　4.5 无人值守主运输系统智能化

　　为构建安全高效、智能协同的矿井主运输体系，需重点推进以下4个方面的工作。

　　（1）人-机-环全域感知技术

　　重点突破机器视觉与多源数据融合技术，提升带式输送机运行工况及人员状态感知的精准性，实现与控制系统的高效联动，保障主运输系统运行安全；开展带式输送机沿线托辊在线检测与火灾消防监控技术研究，构建全域运行安全保障体系；研发主运输系统设备及控制系统的健康诊断与预知维护平台，实现远程智能运维，有效降低故障停机时间。

　　（2）大功率永磁直驱带式输送机

　　研制适用于长距离、大运量的高可靠性永磁直驱巷道带式输送机，研究长距离大运量可伸缩带式输送机的动态特性与控制策略，突破矿用高压大功率永磁变频直驱、多点多机功率平衡、智能张紧以及快速拆装式无基础机头部等关键技术与装备。

　　（3）主运输系统巡检及保障机器人

　　研发具备异物识别与自动分拣功能的机器人，防止异物进入主运系统；开发堵仓自动疏通装置及防溃控制技术装备，避免人工处理堵仓时发生溃仓风险；研制包括托辊更换装置在内的主运设备智能运维工具，减轻检修作业强度；构建融合声、光、热、气、图像等信息的带式输送机全域环境安全智能监测预警系统，替代传统人工巡检模式。

　　（4）主立井提升智能化成套技术装备

　　研发集井架、井筒、箕斗、钢丝绳、动力系统及智能控制于一体的常态化无人值守主提升系统，提升钢丝绳在线智能安全监测能力，增强对防坠、超载、过卷（放）等事故的智能预防与处置水平。

　　4.6 智能高效连续辅助运输

　　为实现辅助运输系统的高精度感知与全流程自主协同，需重点推进以下2个方面的工作。

　　（1）多源感知数据联合定位与协同控制

　　研究融合高清视频、激光雷达、毫米波雷达及UWB定位技术，通过多模态数据的时空对齐与特征级融合，实现对车辆位姿、障碍物分布及巷道工况的毫米级全息感知能力；构建人机环境数据融合平台，集成数据分析与智能决策算法，完成多源数据的实时同步与精准解析，进而实现人、车间的防碰撞预警与协同控制。

　　（2）辅助运输系统智能调度及转运作业机器人

　　综合考虑井下生产任务、运输需求、车辆资源与设备状态等多维因素，研究辅助运输系统中人、车、物资源的智能调度算法；开发支持车料分离、车辆导引、自动接驳等功能的转运作业机器人装备，实现不同辅助运输装备间的快速衔接与协同作业，全面提升辅助运输系统效率。

　　4.7 矿井无人本安智能化通风

　　为构建全面感知、自主决策、本安可靠的智能化通风体系，需重点推进以下3个方面的工作。

　　（1）通风全系统监测无人化

　　基于粒子图像测风等新型技术，突破传统测风速算风量的方法局限，研发适用于输送带巷等异形断面巷道的风量精准监测装备，构建覆盖各类异形井巷的风质风量原位全自动在线监测技术体系；建立通风网络监测点优化布局策略与方法，突破实时网络解算关键技术，依托大数据平台实现通风监测数据与其他系统数据的多元异构融合分析，全面消除通风监测“空白区域”。

　　（2）通风装备本安化

　　研发本安型矿井风流多级协同智能调控成套装备，推动通风设施在本安动力驱动下的无级调控等颠覆性技术创新，促进大流量高风压通风动力变频调速等成熟技术的迭代升级；增强通风装备的故障自诊断能力，融合边缘计算与人工智能技术，实现单体设备的智能诊断与设备集群的区域协同联动控制。

　　（3）自主决策与联动管控平台

　　依托大模型与AI动态仿真等前沿技术，构建基于数字孪生的矿井通风数智平台，研究通风网络热流耦合解算与决策模型，突破平台自主决策关键技术；深度融合通风感知、智能决策与设备联控等子系统，强化系统间的多向强耦合管控能力，提升智能通风系统在动态适配与抗灾决策方面的响应能力，增强其对采掘系统的协同支持与耦合效能，智能通风与灾害精准防控综合信息平台如图9所示。

　　图9 智能通风与灾害精准防控综合信息平台

　　4.8 数字低碳化智能供电

　　为构建安全高效、绿色低碳的矿井智能供电体系，需重点推进以下4个方面的工作。

　　（1）供电网络全量感知与监控体系

　　研究矿井供电系统全量感知与监控技术，集成供电环境智能联动、机电设备全生命周期管理、电缆故障实时精确定位等核心功能模块，构建覆盖供电全环节的智能监控中枢，实现负荷波动预测与能效动态评估；建设一批智能供电全量感知与协同监控示范工程，推动供电数据的深度治理与系统安全防护能力整体提升。

　　（2）智能供电装备研制

　　开发集数字保护、故障诊断与能耗分析于一体的多功能智能微机保护装置，研制高可靠性、模块化、低碳高效的新型供电装备，构建装备数字化、控制标准化的智能供电装备体系。

　　（3）供电策略智能决策

　　研发基于精确时钟同步与强化学习技术的煤矿供电场景大模型，开发融合负荷预测、故障预警与碳排放核算的AI算法，建立数据驱动的供电优化决策机制，形成覆盖能耗优化、电能质量治理与故障精确定位的高级智能化解决方案。

　　（4）云端智能运维模式

　　建立基于设备状态监测的健康度评估模型与预防性维护机制，开发融合知识图谱技术的远程智能诊断系统，构建涵盖典型供电故障案例的专家知识库，形成“AI预判-专家复核-自主学习”闭环进化的智能运维新模式。

　　4.9 煤矿灾害多模态智能防控

　　为构建精准感知、智能预警、快速响应的煤矿灾害防控体系，需重点推进以下3个方面的工作。

　　（1）高可靠灾害感知与智能防控技术

　　研究适用于井下复杂工况条件的高可靠性感知技术，构建覆盖矿井全域场景的多源异构数据融合感知体系，形成“广连接、低时延、高精度”的灾害预警网络，显著提升对灾害前兆信息的捕捉能力；研发具备高可靠性与自适应特征的灾害防控装备，满足瓦斯突出、冲击地压、突水等多种复杂灾害的防控需求。

　　（2）井下就地风险识别与智能联动控制技术

　　研制适用于井下环境的多类型灾害数据采集设备及高算力边缘计算装备，构建稳定可靠的一站式数据汇聚与异常数据清洗传输机制；研究灾害风险防控策略的动态调整机制，建立适用于井下就地判识的轻量化预警指标模型库，实现煤矿灾害风险的本地化识别与快速联动控制，全面提升井下减灾防灾能力。

　　（3）多模态智能监控预警防控平台

　　研究多模态融合感知与地质保障技术，实现矿井地质构造、瓦斯赋存、水文条件等灾害因素的三维透明化建模，为灾害预警提供有效数据支撑；基于大数据、人工智能与数字孪生技术，构建“全域感知-实时决策-闭环管控-智能运维”一体化安全保障架构，实现灾害风险的精准预测与快速处置；通过建设煤矿多模态智能监控预警示范工程，显著提升煤矿在灾害精准感知、风险动态预测、自动识别与应急响应等方面的综合能力。

　　4.10 煤矿具身智能机器人

　　为全面提升煤矿机器人的智能化水平与自主作业能力，构建完善的机器人产业生态，需重点推进以下4个方面的工作。

　　（1）核心技术突破与元器件攻关是基础

　　聚焦感知与识别、运动规划与控制、人工智能与机器学习、人机交互与协作等关键方向展开攻坚，攻克不少于50项制约机器人可靠性、智能化发展的技术难题；同步突破高精度感知传感器、强抗干扰控制器、高效能驱动器等关键元器件技术瓶颈，通过解决现有元器件局限性，既提升机器人自主作业能力，也实现核心元器件的国产化替代。

　　（2）具身智能机器人平台构建是关键支撑

　　重点建设煤矿机器人虚实融合创新平台，集成多模态数据采集、类人行为库和三维数字孪生技术，为技术研发提供基础载体；同时研发巡检具身大模型，实现井下环境智能感知与群体协同作业，最终形成可快速迭代的新型研发范式，加速技术落地效率。

　　（3）场景化产品研发与应用是落地路径

　　针对瓦斯检查的职责要求、检测工艺、设备携带数量及精度频次，研发全系瓦斯巡检机器人；面向井下巷道场景，研发搬运类、清理类、施工类等辅助作业机器人，构建覆盖全矿井的智能机器人矩阵，推动井下作业从“人工+单机”向“全自主智能群体”转型，再通过机器人替代示范工程，实现地下矿检查、巷道作业等场景的规模化应用。

　　（4）产业生态链协同是长远保障

　　打造集研发、制造、检测于一体的行业级生产基地，建设覆盖40余类机器人测试需求的国家级煤矿机器人中试平台；完善产品安全标志管理及认证体系，推动算力芯片、防爆电机等关键环节国产化突破，构建自主可控产业生态；同时建立涵盖整机、零部件、检测认证的煤矿机器人全链条标准体系，提升认证检测检验公共服务能力，为产业持续发展奠定基础。

　　“十五五”构建煤矿智能化支撑体系

　　为全面推进煤矿智能化建设向系统化、高质量阶段发展，需构建以下6个方面的支撑体系。

　　（1）构建“奠基础、强管理、重应用”的行业级数据治理体系。系统推进数据标准化、资产化与价值化，为智能化建设提供可信、可用的数据基础。

　　（2）构建高可靠自适应运行的智能化技术与装备体系。依托数字孪生技术，构建综采工作面虚拟仿真场景，实现开采过程的仿真预演、实时映射与历史回溯；结合5G+VR/AR技术，研发新一代地面远程控制系统，创新人机交互模式，提升操控沉浸感与精准性；积极探索人工智能、语义大模型及元宇宙等前沿技术在煤炭场景中的落地路径。

　　（3）构建风险实时感知、敏捷响应的智能安全保障体系。实现对矿井环境、设备状态与人员行为的全面感知与智能预警，提升安全风险的主动防控与应急响应能力。

　　（4）构建协同一体化的智能绿色生产与全生命周期运维体系。推动生产、环保与运维环节的深度融合，构建从设备健康管理到能效优化的闭环机制，实现绿色开采与高效运营的协同发展。

　　（5）持续优化煤矿智能化标准体系。围绕基础通用、信息基础、平台与软件、生产系统与技术装备、运维保障与管理等5个子体系，加快重点标准与国际标准的制修订进程，强化标准落地实施，为智能化建设提供规范引领与技术支撑。

　　（6）构建多层次、多渠道的智能化专业人才培养体系。推动新一代信息技术与煤炭开采技术深度融合，系统培养具备数字化素养的专业人才、应用型技术骨干、复合型管理人才与战略领军人才，为企业数字化转型提供可持续的智力支撑。

　　结语

　　煤矿智能化是煤炭产业高质量发展的必由之路，无人化开采已从技术构想步入工程化实践，“AI+资源+能源+生态”的智慧综合体构想开始落地，支撑煤炭产业培育数智化、绿色化、融合化新业态。

　　编辑丨李莎

　　审核丨赵瑞

　　煤炭科学研究总院期刊出版公司拥有科技期刊21种。其中，SCI收录1种，Ei收录5种、CSCD收录6种、Scopus收录8种、中文核心期刊9种、中国科技核心期刊11种、中国科技期刊卓越行动计划入选期刊4种，是煤炭行业最重要的科技窗口与学术交流阵地，也是行业最大最权威的期刊集群。

　　期刊简介

　　《智能矿山》（月刊，CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139）是由中国煤炭科工集团有限公司主管、煤炭科学研究总院有限公司主办的聚焦矿山智能化领域产学研用新进展的综合性技术刊物。

　　主编：王国法院士

　　刊载栏目：企业/团队/人物专访政策解读视角·观点智能示范矿井对话革新·改造学术园地、专题报道等。

　　投稿网址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

　　征稿函详见链接：征稿┃《智能矿山》面向广大读者征稿，欢迎投稿

　　期刊成果：创刊5年来，策划出版了“中国煤科煤矿智能化成果”“陕煤集团智能化建设成果”“聚焦煤炭工业‘十四五’高质量发展”等特刊/专题30多期。主办“煤矿智能化重大进展发布会”“煤炭清洁高效利用先进成果发布会”“《智能矿山》理事、特约编辑年会暨智能化建设论坛”“智能矿山零距离”“矿山智能化建设运维与技术创新高新研修班”等活动20余次。组建了理事会、特约编辑团队、卓越人物等千余人产学研用高端协同办刊团队，打造了“刊-网-号-群-库”全覆盖的1+N全媒体传播平台，全方位发布矿山智能化领域新技术、新产品、新经验。

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　　联系人：李编辑 010-87986441

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