受先天條件欠佳、開(kāi)采難度較大、經(jīng)濟(jì)效益偏低等因素影響，薄煤層安全高效開(kāi)采是長(zhǎng)期困擾煤炭行業(yè)發(fā)展的一大難題。

據(jù)悉，薄煤層儲(chǔ)量占到全國(guó)可采儲(chǔ)量的20%以上，產(chǎn)量卻只占全國(guó)總產(chǎn)量的8%左右。

部分煤礦長(zhǎng)期“采厚丟薄”，造成煤炭資源浪費(fèi)，且不利于自身可持續(xù)發(fā)展，因此多年來(lái)，薄煤層開(kāi)采一直是一個(gè)亟待解決的現(xiàn)實(shí)課題。而且伴隨開(kāi)采年限的增加，采面由“厚”轉(zhuǎn)“薄”也逐漸成為井工煤礦的必經(jīng)之路。

按照厚度，地下開(kāi)采分為薄煤層、中厚煤層及厚煤層。其中薄煤層低于1.3米，在我國(guó)85%以上礦區(qū)均有分布。

據(jù)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)劉峰介紹，目前，我國(guó)1.3米以下已探明的薄煤層可采儲(chǔ)量約為61.5億噸，占煤炭總可采儲(chǔ)量的20.4%。尤其是四川、重慶、湖南、湖北等地區(qū)，薄煤層占保有儲(chǔ)量50%以上。事實(shí)上，不僅僅是薄煤層，2m以下煤層受地質(zhì)條件和空間的制約，開(kāi)采難度大，生產(chǎn)效率低。

中國(guó)工程院院士王國(guó)法表示，薄煤層工作面受地質(zhì)影響較大，工況多變，常規(guī)開(kāi)采工藝無(wú)法支持復(fù)雜條件下連續(xù)高效開(kāi)采。同時(shí)，大功率裝備往往體積較大，工作面有限的空間嚴(yán)重制約開(kāi)采裝備性能。此外，煤層條件變化下的智能開(kāi)采能力不足、通訊控制聯(lián)絡(luò)復(fù)雜、設(shè)備維護(hù)檢修困難也是阻礙薄煤層高效開(kāi)采的難題。

近年來(lái)，煤炭生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合科研院所、高等院校開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，成功研發(fā)應(yīng)用先進(jìn)采煤裝備，建成一批薄煤層智能綜采工作面。伴隨工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和數(shù)字孿生等技術(shù)不斷完善，薄煤層智能化開(kāi)采迎來(lái)新機(jī)遇。

在中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)近日舉辦的全國(guó)煤礦薄煤層智能開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)交流現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上，劉峰介紹到，近年來(lái)，一批具有智能感知決策、自主集群控制、安全狀態(tài)管理的智能化、高端化、成套化采煤裝備成功研發(fā)應(yīng)用。采煤機(jī)方面，研發(fā)出0.9米極薄煤層采煤機(jī)，解決了薄煤層煤機(jī)高度和過(guò)煤空間問(wèn)題；液壓支架方面，攻克了薄煤層液壓支架板式頂梁和超大伸縮比立柱等關(guān)鍵技術(shù)，解決了薄煤層開(kāi)采支護(hù)難題。

國(guó)家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán)是我國(guó)首個(gè)2億噸級(jí)煤炭生產(chǎn)基地，如何推進(jìn)薄煤層工作面實(shí)現(xiàn)智能化開(kāi)采，一直是神東科研攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)。

榆家梁煤礦是神東首個(gè)薄煤層自動(dòng)化的試點(diǎn)單位，2018年迄今，為解決薄煤層工作面割巖量大、勞動(dòng)強(qiáng)度大、開(kāi)采成本高等問(wèn)題，神東一直不停地自主創(chuàng)新，已經(jīng)研發(fā)出來(lái)太空艙、單軌吊落地、液壓移變列車、遠(yuǎn)程供液等創(chuàng)新系統(tǒng)。

地處山東的山東能源集團(tuán)，其在國(guó)內(nèi)共有75處生產(chǎn)煤礦，擁有2米以下薄煤層的煤礦32處、占比42.6%；32處煤礦薄煤層剩余有效可采儲(chǔ)量2.6億噸、占比29%。

山東能源集團(tuán)黨委常委、副總經(jīng)理劉健介紹，近年來(lái)，攜手華為、天瑪智控等先進(jìn)企業(yè)，山東能源集團(tuán)先行先試開(kāi)展薄煤層智能無(wú)人開(kāi)采探索實(shí)踐，推廣應(yīng)用“數(shù)智無(wú)人控制”技術(shù)裝備，楊村、濱湖薄煤層工作面均實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)條件下面內(nèi)常態(tài)化無(wú)人作業(yè)。

劉健表示，六大技術(shù)創(chuàng)新的加持，助力山東能源集團(tuán)實(shí)現(xiàn)薄煤層工作面常態(tài)化無(wú)人作業(yè)。

在工作面智能控制方面，應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，為遠(yuǎn)程控制提供操作建議和控制指令；應(yīng)用盤(pán)古礦山大模型AI服務(wù)平臺(tái)，提高礦井風(fēng)險(xiǎn)防控能力和安全管理水平；應(yīng)用煤礦GIS公共服務(wù)平臺(tái)，打通多專業(yè)橫向協(xié)同繪圖壁壘；應(yīng)用國(guó)產(chǎn)慣導(dǎo)自動(dòng)找直技術(shù)，實(shí)現(xiàn)采煤工作面自動(dòng)找直系統(tǒng)核心關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)國(guó)產(chǎn)化；應(yīng)用班組協(xié)同交互通訊技術(shù)，解放雙手，提高接收信息的準(zhǔn)確性、行為安全性和工作效率；應(yīng)用多參量耦合模型的規(guī)劃截割開(kāi)采技術(shù)，提升薄煤層開(kāi)采效率，降低含矸量。

中煤集團(tuán)也在全方位推進(jìn)薄煤層智能化開(kāi)采。在內(nèi)蒙古納林河礦區(qū)納林河二號(hào)礦3-1上煤層，建成1.9米煤厚智能化工作面，自動(dòng)化率達(dá)96%，生產(chǎn)班由12人減為3人。在山西霍西礦區(qū)鐵新煤礦、合盛煤礦、高家莊煤礦，這些1.3米以下煤厚工作面應(yīng)用無(wú)線傳感器，建成采煤機(jī)規(guī)劃截割+支架自動(dòng)跟機(jī)移架智能化工作面。在陜西子長(zhǎng)礦區(qū)禾草溝煤礦，引進(jìn)波蘭黑龍等高采煤機(jī)，探索實(shí)現(xiàn)無(wú)人化開(kāi)采新模式。截至目前，中煤集團(tuán)已建成薄及較薄煤層智能化工作面13個(gè)，智能化采煤工作面占比87%。

淮河能源現(xiàn)有11對(duì)生產(chǎn)礦井，核定產(chǎn)能7790萬(wàn)噸。其中，淮南礦區(qū)面臨薄煤層開(kāi)采難題。

據(jù)淮河能源控股集團(tuán)黨委委員、副總經(jīng)理李志紅介紹，在薄煤層煤機(jī)國(guó)產(chǎn)化替代上，淮河能源研發(fā)了矮機(jī)身、高過(guò)煤量、高可靠搖臂的國(guó)產(chǎn)MG500/1200-AWD型采煤機(jī)。系統(tǒng)泵站由BRW400/31.5升級(jí)為BRW630/40。 

根據(jù)規(guī)劃，淮河能源將持續(xù)探索透明地質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)規(guī)劃截割；研發(fā)適應(yīng)深井高地壓環(huán)境的玻璃纖維錨桿，解決兩端頭截割不連續(xù)的技術(shù)難題；不斷優(yōu)化國(guó)產(chǎn)薄煤層開(kāi)采裝備，提升設(shè)備系統(tǒng)的可靠性。

川煤集團(tuán)華榮公司總工程師唐鋒介紹，川煤集團(tuán)核定生產(chǎn)能力1478萬(wàn)噸/年，共有生產(chǎn)礦井20對(duì)，全部由川煤集團(tuán)華榮能源公司管理。川煤集團(tuán)的煤層，極薄煤層和薄煤層占比45.4%，煤與瓦斯突出和高瓦斯礦井占比90%，傾斜和急傾斜煤層占比73.3%。

“在薄煤層開(kāi)采問(wèn)題上，建議選用適應(yīng)性強(qiáng)的裝備。針對(duì)薄煤層開(kāi)采的特點(diǎn)，應(yīng)選用高效、穩(wěn)定、安全特點(diǎn)的智能化開(kāi)采設(shè)備。與此同時(shí)，優(yōu)化采掘工藝和流程，包括合理布置工作面、優(yōu)化采煤方法、減少輔助作業(yè)時(shí)間等�！碧其h建議。

中國(guó)工程院院士葛世榮認(rèn)為，未來(lái)，煤礦將走向生產(chǎn)系統(tǒng)常態(tài)智能化，機(jī)器人化采礦未來(lái)可期。其中，薄煤層機(jī)器人化開(kāi)采系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將由礦山工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)+機(jī)器人化系統(tǒng)+數(shù)字孿生平臺(tái)構(gòu)成。

“到2026年，全國(guó)煤礦智能化產(chǎn)能占比不低于60%；智能化工作面常態(tài)化運(yùn)行率不低于80%；將打造一批單班作業(yè)人員不超50人的智能化礦山；形成煤壁采長(zhǎng)450米以上，單面產(chǎn)量1500萬(wàn)噸以上，智采人員3人以下，人工干預(yù)20%以下的超級(jí)智采工作面�！备鹗罉s說(shuō)。

科技時(shí)代，讓采礦這一職業(yè)在煤礦“智能升級(jí)”中實(shí)現(xiàn)“順勢(shì)轉(zhuǎn)型”，成為這場(chǎng)煤炭工業(yè)領(lǐng)域重大變革的全新命題。薄煤層智能化建設(shè)不僅將職工從窄小、困難的作業(yè)環(huán)境中解放出來(lái)，從本質(zhì)上提升了作業(yè)人員的安全系數(shù)；同時(shí)還能有效釋放煤炭生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能，保障煤礦生產(chǎn)安全，促進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

最新數(shù)據(jù)顯示，截止5月底，全國(guó)現(xiàn)有1549個(gè)智能化采掘工作面（采煤工作面866個(gè)，掘進(jìn)工作面683個(gè)），有智能化工作面的煤礦823處，415臺(tái)無(wú)人駕駛車輛在35處露天煤礦推廣應(yīng)用，1.3萬(wàn)個(gè)固定崗位實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守。通過(guò)大力推動(dòng)煤礦智能化建設(shè)，2016年以來(lái)，全國(guó)煤礦井下作業(yè)人員減少37萬(wàn)人，智能化礦井杜絕了較大以上安全生產(chǎn)事故，百萬(wàn)噸死亡率大幅低于全國(guó)平均水平。