近日，光明日報以《“太陽石”的“智”變》為題，對中國煤炭科工集團有限公司智能化開采與分子級轉(zhuǎn)化工藝的創(chuàng)新進行了報道。以下是媒體報道內(nèi)容。

煤炭，因儲存著億萬年前的太陽能而被譽為“太陽石”，正站在歷史與未來的交匯點。從工業(yè)革命的動力之源，到現(xiàn)代能源體系的關(guān)鍵樞紐，其角色定位正在發(fā)生深刻變革。在第四次工業(yè)革命浪潮推動下，中國煤炭科工集團有限公司智能化開采與分子級轉(zhuǎn)化工藝的創(chuàng)新，不僅重新定義著煤炭的能源屬性，更開啟其作為清潔能源與高端材料戰(zhàn)略寶庫的全新篇章。煤炭產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型軌跡清晰顯示，其發(fā)展邏輯已從規(guī)模擴張轉(zhuǎn)向質(zhì)量提升。未來產(chǎn)業(yè)將在保障能源安全的基礎(chǔ)上，沿著智能化、高端化、綠色化的路徑持續(xù)深化，這一變革不僅重塑著煤炭的價值形態(tài)，更為傳統(tǒng)能源轉(zhuǎn)型提供重要參照。

煤炭角色進化：

從單一能源到系統(tǒng)樞紐

縱觀工業(yè)文明發(fā)展史，煤炭始終扮演著能源基石的關(guān)鍵角色。從瓦特改良蒸汽機開啟第一次工業(yè)革命，將煤炭的化學能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動紡織機械、鐵路和輪船的機械能，賦予工業(yè)文明“移動”和“集中” 的能力；到第二次工業(yè)革命中，煤炭通過電力和鋼鐵間接支撐現(xiàn)代工業(yè)體系，更深層次融入工業(yè)發(fā)展血脈；再到第三次工業(yè)革命時期，煤炭作為基荷電力為信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供堅實保障。如今，在第四次工業(yè)革命浪潮中，煤炭正在經(jīng)歷一場脫胎換骨的“智”變，通過智能化開采與分子級的高端轉(zhuǎn)化，其價值被重新定義，從傳統(tǒng)燃料邁向清潔能源與高端材料的戰(zhàn)略寶庫。這一歷史進程表明，煤炭正在突破傳統(tǒng)角色定位，從保障電力安全的基礎(chǔ)能源，升級為通過技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)價值躍遷的戰(zhàn)略性資源，并最終通過多能協(xié)同模式，成為驅(qū)動整個能源體系優(yōu)化升級的系統(tǒng)樞紐。

作為能源安全的“穩(wěn)定器”，煤炭展現(xiàn)出不可替代的系統(tǒng)價值。2024年火力發(fā)電量占全國總發(fā)電量的67.36%，其提供的穩(wěn)定基荷電力有效彌補了可再生能源的間歇性缺陷。這種“煤電-新能源”協(xié)同模式，正是現(xiàn)代能源系統(tǒng)理論中“多元互補”理念的具體實踐。數(shù)據(jù)顯示，盡管太陽能、風能等新能源裝機容量持續(xù)增長，但其實際發(fā)電量僅為火電的28.6%，特別是在極端天氣條件下，煤電的調(diào)峰調(diào)頻能力成為維持電力系統(tǒng)安全運行的重要保障。

在產(chǎn)業(yè)耦合層面，煤炭的原料屬性得到系統(tǒng)性拓展與深化，展現(xiàn)出“百變金身”的潛力。借助選煤、動力配煤、水煤漿和型煤等加工提質(zhì)技術(shù)，煤炭質(zhì)量得以穩(wěn)定提升，品種日趨多元化。更重要的是，現(xiàn)代煤化工技術(shù)的突破性發(fā)展，形成了涵蓋煤直接液化、煤間接液化、煤制甲醇、甲醇制烯烴等關(guān)鍵技術(shù)在內(nèi)的完備體系。2024 年，煤制油、煤制氣、煤制烯烴、煤制乙二醇的產(chǎn)能已分別達到931萬噸/年、74.55億立方米/年、1972萬噸/年、1143萬噸/年。這不僅是對石油資源及其產(chǎn)品供應(yīng)不足的重要補充，更是對“原料+燃料”并重戰(zhàn)略的有力踐行。煤炭正經(jīng)歷從“按噸賣”的燃料向“按克賣”的高端材料的歷史性轉(zhuǎn)變，硅烷、碳化硅、石墨烯、煤基特種燃料等前沿材料已取得重要進展，并應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械等尖端領(lǐng)域，真正實現(xiàn)了“點煤成金”的價值躍遷。

在系統(tǒng)架構(gòu)與可持續(xù)發(fā)展上，煤炭產(chǎn)業(yè)正在形成“基地化—集群化—一體化”的新型發(fā)展模式。我國已建成全球最大的煤炭清潔高效利用體系作為堅實支撐，2024年全國原煤入洗率達到68%（預計2025年將達80%），煤矸石、礦井水、土地復墾的綜合利用率分別達到74.1%、74.2%和57%。以此為基礎(chǔ)，以“煤—電—化—新”多能耦合為代表的新型產(chǎn)業(yè)生態(tài)，不僅通過產(chǎn)業(yè)鏈縱向整合和能源梯級利用實現(xiàn)了資源效率最大化，還為構(gòu)建新型能源體系提供了核心支撐。預計“十五五”期間，這種協(xié)同發(fā)展模式將全面推動煤炭產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)從“單打獨斗”到“系統(tǒng)作戰(zhàn)”的質(zhì)的飛躍。

產(chǎn)業(yè)技術(shù)躍遷：

從傳統(tǒng)挖掘到智能開采

技術(shù)的系統(tǒng)性突破不僅改變了開采工藝，更在深層次上重構(gòu)著煤炭產(chǎn)業(yè)的技術(shù)基因?；谥悄茴A測和自動調(diào)節(jié)的煤炭供給體系，正支撐著煤炭在能源體系中承擔新的角色定位，實現(xiàn)資源的安全、高效、穩(wěn)定供給。2020年《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》的出臺，開啟了這場以數(shù)智化為核心的技術(shù)變革，煤炭智能開采也成為適應(yīng)現(xiàn)代煤礦工業(yè)發(fā)展的重要方向。

這一轉(zhuǎn)型在技術(shù)架構(gòu)上體現(xiàn)為完整的智能化體系構(gòu)建。由中國煤炭科工集團有限公司（以下簡稱“中國煤科”）參與建設(shè)的煤礦無人化開采數(shù)智技術(shù)全國重點實驗室建立起統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準架構(gòu)，形成覆蓋全生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)字模型，其開發(fā)的世界首個煤礦大模型在采、掘、機、運、通等49個主業(yè)務(wù)場景已部署應(yīng)用，基于“一站式管控平臺”的礦井“星鏈”網(wǎng)絡(luò)支撐著多業(yè)務(wù)終端接入。

在地質(zhì)探測領(lǐng)域，技術(shù)創(chuàng)新為智能開采掃清了障礙?！皵?shù)智全重”研發(fā)的煤礦遠距離綜合物探系統(tǒng)，通過定向長鉆孔電磁法探測、無纜一體化物探裝備等技術(shù)，結(jié)合AI算法智能成像，構(gòu)建起高精度三維地質(zhì)模型。這套系統(tǒng)能夠識別鉆孔周邊含水異常體和地質(zhì)構(gòu)造，為后續(xù)開采作業(yè)提供精準指引。

掘進技術(shù)的突破則直接提升了開采效率。面對全國煤礦每年1.3萬千米巷道掘進需求，由中國煤科研發(fā)的全斷面掘錨一體快速掘進系統(tǒng)、6臂懸臂式掘錨護一體機等新型裝備投入應(yīng)用。與此同時，露天煤礦的數(shù)智化進程同步推進，電動礦卡、智能感知系統(tǒng)與激光雷達、毫米波雷達等技術(shù)深度融合。在伊敏露天煤礦，百臺純電動無人駕駛礦用卡車進行混合編組作業(yè)；新疆天池能源南露天礦的無人駕駛礦用卡車與人工駕駛車輛保持常態(tài)化混行作業(yè)。

這些技術(shù)進步通過“煤科云”智能管控平臺，構(gòu)建起覆蓋煤炭開采全過程的數(shù)字管控體系。該平臺依托自主感知控制與高速信息傳輸模塊，整合井下各類設(shè)備運行狀態(tài)，完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時采集與智能分析。部署于井下的多維傳感器網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)監(jiān)測瓦斯?jié)舛?、地層?yīng)力等安全參數(shù)，為災(zāi)害預警提供數(shù)據(jù)支撐。同時，“透明地質(zhì)保障系統(tǒng)”運用遠距離探測技術(shù)，精確識別斷層、含水層等地質(zhì)構(gòu)造，實現(xiàn)對災(zāi)害風險的超前研判與預警。

智能化建設(shè)的效果在多個維度顯現(xiàn)。安全管控水平提升，管理效能提高，固定和危險崗位人員減少，職工工作條件改善。復雜條件煤礦通過智能化賦能，解決了諸多安全生產(chǎn)難題。這些成效為構(gòu)建統(tǒng)一大市場奠定了基礎(chǔ)——通過整合煤礦安監(jiān)、鐵路、港口、大型企業(yè)等數(shù)據(jù)資源，建設(shè)覆蓋全鏈條的國家煤炭大數(shù)據(jù)中心，推進建立數(shù)字化為基礎(chǔ)、智能化賦能的煤炭開發(fā)供應(yīng)鏈。

截至2025年3月，全國建成66處國家級智能化示范煤礦、200余處省級示范煤礦，擁有1806個智能化采掘工作面，智能開采產(chǎn)能占比超過50%，1.6萬余個固定崗位實現(xiàn)無人值守。

開采方式轉(zhuǎn)型：

從井下勞作到地面操控

煤礦開采方式正在經(jīng)歷根本性轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)模式下，礦工需要深入井下數(shù)百米進行高強度作業(yè)；而現(xiàn)在，工人可以在地面智慧中心通過遠程監(jiān)控完成采煤全過程。采煤機按照預設(shè)程序自動切割煤層，液壓支架組成的支護系統(tǒng)同步移動，整個流程實現(xiàn)“地面規(guī)劃割煤、裝備自動執(zhí)行、面內(nèi)無人作業(yè)”的常態(tài)化運行。

這一轉(zhuǎn)變在不同地質(zhì)條件下展現(xiàn)出廣泛適應(yīng)性。神東榆家梁煤礦與黃陵一號煤礦在較薄煤層條件下實現(xiàn)常態(tài)化無人開采；陜煤集團小保當煤礦在2~3米煤層中建成450米超長工作面，年產(chǎn)能達千萬噸級；金雞灘與曹家灘煤礦則在8~10米超大采高工作面上突破年產(chǎn)2000萬噸產(chǎn)能，標志著開采技術(shù)在多場景應(yīng)用中的成熟。

開采方式的革新同時帶動了礦區(qū)生態(tài)治理模式的升級。這一領(lǐng)域中國煤科積累深厚，在內(nèi)蒙古鄂爾多斯、陜北榆林等生態(tài)脆弱區(qū)，30余年的科學開發(fā)實踐形成了開采與修復同步推進的工作模式。毛烏素沙漠從荒漠向綠洲的轉(zhuǎn)變，展現(xiàn)現(xiàn)代開采技術(shù)對生態(tài)環(huán)境的包容性。

在開采后的能源轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，清潔利用技術(shù)的突破進一步提升了開采價值。全國10億千瓦煤電機組通過超低排放改造，使污染物排放優(yōu)于天然氣發(fā)電標準；超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)將能源轉(zhuǎn)換效率提升3~5個百分點；煤化工領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高濃度廢水近零排放，構(gòu)建了從開采到利用的全鏈條清潔化路徑。

這些技術(shù)進步通過數(shù)據(jù)整合形成系統(tǒng)合力。國家煤炭大數(shù)據(jù)中心匯集安全生產(chǎn)、運輸調(diào)度、市場消費等全鏈條信息，構(gòu)建起覆蓋產(chǎn)能、庫存、價格的智能調(diào)控體系?；诖髷?shù)據(jù)的預測預警機制，為開采計劃制定、運輸路線優(yōu)化、倉儲調(diào)配提供決策支持，推動開采活動向精準化、柔性化方向發(fā)展。

從井下到地面的空間轉(zhuǎn)換，從單一開采到全鏈條優(yōu)化的系統(tǒng)升級，標志著煤炭開采方式正在完成從傳統(tǒng)作業(yè)向智能化運營的歷史性跨越。這一轉(zhuǎn)型不僅重塑了礦工作業(yè)環(huán)境，更通過技術(shù)集成與系統(tǒng)創(chuàng)新，推動煤炭產(chǎn)業(yè)建立起安全、高效、清潔的現(xiàn)代化發(fā)展模式。

煤炭產(chǎn)業(yè)正迎來以無人化開采、高端化利用和綠色化發(fā)展為主題的新業(yè)態(tài)：無人化開采從技術(shù)構(gòu)想步入產(chǎn)業(yè)化實踐，全國范圍內(nèi)建設(shè)的智能化示范煤礦和采掘工作面標志著開采模式的根本轉(zhuǎn)變；數(shù)智技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)的深度融合正在重構(gòu)生產(chǎn)流程，基于大數(shù)據(jù)分析的智能控制系統(tǒng)逐步覆蓋煤炭開采全過程；“AI+資源+能源+生態(tài)”的智慧綜合體構(gòu)想開始落地，推動煤炭產(chǎn)業(yè)形成全新的發(fā)展范式……

（作者：王國法，系中國工程院院士、中國煤炭科工集團有限公司首席科學家）

來源丨光明日報

煤炭科學研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄8種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡介

《智能礦山》（月刊，CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139）是由中國煤炭科工集團有限公司主管、煤炭科學研究總院有限公司主辦的聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學研用新進展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

刊載欄目：企業(yè)/團隊/人物專訪政策解讀視角·觀點智能示范礦井對話革新·改造學術(shù)園地、專題報道等。

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