2021年，不斷增長的礦產(chǎn)品需求，加快了高端科技裝備發(fā)展的步伐。同時，政策方面的利好，也帶動了礦山裝備的高端化、智能化。《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提到，要推動制造業(yè)高端化智能化發(fā)展，改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，推動石化、鋼鐵、有色等原材料產(chǎn)業(yè)布局優(yōu)化和結(jié)構(gòu)調(diào)整。這意味著，未來幾年，我國礦山裝備朝著高端化、智能化發(fā)展的步伐將更加堅實(shí)。

　　“貴能二號”煤礦用硬巖掘進(jìn)機(jī)

　　礦山裝備大型化、高端化

　　煤炭資源對于我國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有重要支撐作用，煤炭工業(yè)裝備的大型化智能化決定著我國礦山智能化的水平和進(jìn)程，對于智能化發(fā)展具有重要意義。

　　2021年，中鐵工業(yè)旗下中鐵裝備研發(fā)的“貴能二號”煤礦巷道TBM、SBM全斷面豎井掘進(jìn)機(jī)、煤礦巷道快速掘錨一體機(jī)，在貴州省六盤水市聚鑫煤礦運(yùn)輸巷項(xiàng)目成功應(yīng)用，并取得了良好效果。據(jù)了解，“貴能二號”TBM開挖直徑為6.03米，整機(jī)長度約78米，最小水平轉(zhuǎn)彎半徑僅為60米，進(jìn)一步提升了設(shè)備掘進(jìn)施工的安全性和高效性。

　　安徽阜陽口孜東礦140502智能開采工作面156臺7米大采高液壓支架2021年也全部安裝完成。該工作面具有煤層埋深-1000米、工作面超長和頂?shù)装鍘r性軟的特點(diǎn)。這一成果全面提升了我國煤礦千米深井圍巖控制及智能開采技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)了我國煤礦千米深井安全、高效、綠色、智能開采。

　　2021年9月，全球首臺最大采高ZY29000/45/100D兩柱掩護(hù)式液壓支架樣機(jī)在東華重工公司總裝車間順利完成裝配。據(jù)了解，該支架最高支護(hù)10米、單機(jī)重量超120噸，支護(hù)高度以及單機(jī)重量均處于世界第一。

　　高端的設(shè)備不僅體現(xiàn)在千米以下深尺度的采掘面上，也有一些采掘輔助裝備走在了行業(yè)前列。2021年2月份，晉能控股集團(tuán)山西科學(xué)技術(shù)研究院有限公司雙創(chuàng)中心成功研制出功能全面的大噸位高開口真三軸剛性試驗(yàn)機(jī)。該試驗(yàn)機(jī)開發(fā)的大開口和動載試驗(yàn)功能，可進(jìn)行高噸位（2600噸）、大尺度液壓支架（最大高度8.3米）的點(diǎn)載、偏載和沖擊載荷主動加載檢測試驗(yàn)，圍壓可實(shí)現(xiàn)1000噸的分缸控制，軸（圍）壓位移檢測分辨率達(dá)到0.001毫米，利用超高壓預(yù)緊缸抵消主缸拉力、變形，突破大型壓機(jī)形變控制瓶頸，實(shí)現(xiàn)了高噸位壓機(jī)達(dá)到9E10N/m國際剛度指標(biāo)；可更真實(shí)地按照井下工作狀態(tài)檢驗(yàn)新設(shè)備性能，是目前國內(nèi)首創(chuàng)功能最全的大噸位真三軸剛性試驗(yàn)機(jī)。

　　井下高效開采帶動了井上運(yùn)輸裝備的大型化，運(yùn)輸機(jī)械從額定載重數(shù)幾十噸，發(fā)展到如今的數(shù)百噸，尤其是徐工集團(tuán)DE400載重達(dá)到了400噸以上，體現(xiàn)了我國礦用卡車的高質(zhì)量載重水平。

　　露天開采方面，2021年山河智能AT版105噸級寬體礦卡SWK105Z成功下線。SWK105Z是在SWK105基礎(chǔ)上衍生的中高端產(chǎn)品。該產(chǎn)品除了在動力調(diào)節(jié)、制動、節(jié)約燃油方面有了不同程度的改觀，最主要的是配備了基于云端的GPS終端監(jiān)控系統(tǒng)，可遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷大部分故障，提高診斷維修的效率。

　　2021年10月份，臨工重機(jī)發(fā)布ME105/ME130兩大平臺的礦用型挖掘機(jī)，這種型號挖掘機(jī)不僅載重大，在操控方面也有了很大提高，歸納起來體現(xiàn)在“四全一優(yōu)”：“四全”，即全球開發(fā)資源、全球頂端配套、全電控技術(shù)、工況全覆蓋；“一優(yōu)”，即實(shí)現(xiàn)了寬體礦車與挖掘機(jī)的最優(yōu)施工組合，使礦山開采省心、高效、經(jīng)濟(jì)。

　　臨工重機(jī)演繹了“國之重器”的非凡實(shí)力，向世界發(fā)出了中國智造“最強(qiáng)音”。這兩款產(chǎn)品具有全球同等噸位動力大、油耗低等特點(diǎn)，其中ME105具有全球同等噸位動力最大，ME130具有操控最輕便的優(yōu)勢。

　　同樣是在2021年10月份，陜西同力重工股份有限公司發(fā)布了TLE90A、TLE90B、TLE1053三款新能源系列純電動非公路寬體自卸車。這3種車型，采用了雙電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，使用磷酸鐵鋰電池，提高了整機(jī)續(xù)航能力。

　　據(jù)了解，TLE系列純電動非公路寬體自卸車是同力股份為加快礦山轉(zhuǎn)型升級，推動綠色礦山建設(shè)向安全、高效、低耗、減排的方向邁進(jìn)，依托“同力工法”并結(jié)合電驅(qū)、動力電池等技術(shù)進(jìn)步而成功開發(fā)的產(chǎn)品，下一步將不斷用于露天開采運(yùn)輸行業(yè)。

　　中聯(lián)重科也發(fā)布32款礦山機(jī)械成套產(chǎn)品，既包含綠色節(jié)能的新能源產(chǎn)品，又有升級的新一代產(chǎn)品。其中，載重75噸的ZT118HEV，是目前國內(nèi)噸位最大的混動型礦用自卸車。該車采用增程式混動策略，配備有柴油發(fā)動機(jī)和動力電池組，綜合工況下可節(jié)油20%~30%，在降低使用成本的同時也滿足了“雙碳”目標(biāo)的要求。

　　智能化、自動化不斷發(fā)力

　　自動化和智能化是未來礦山裝備發(fā)展的大方向，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，我國自動化和智能化裝備得到了快速發(fā)展，自動巡檢機(jī)器人、智能分撿手臂等一批新興裝備已于2021年應(yīng)用在礦山中。

　　2021年12月3日上午，由中信重工機(jī)械股份有限公司為青海黃河礦業(yè)夏日哈木鎳鈷礦研制的大型礦用設(shè)備——直徑9.75×4.88米半自磨機(jī)、直徑7×11.5米球磨機(jī)，在河南洛陽總部順利完成工廠試車并交付用戶。

　　該裝備實(shí)現(xiàn)了磨機(jī)入料礦石粒度、載荷沖擊、襯板磨損、載荷充填率、磨機(jī)狀態(tài)等在線監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)磨機(jī)的智能化調(diào)控。據(jù)了解，該組磨機(jī)采用先進(jìn)雙驅(qū)變頻同步電機(jī)驅(qū)動技術(shù)、大模數(shù)開式齒輪設(shè)計及制造等關(guān)鍵技術(shù)，打造了選礦裝備在高寒、缺氧、海拔3400米的大漠戈壁地區(qū)的又一靚麗新名片。

　　2021年11月，晉能控股煤業(yè)集團(tuán)同忻煤礦完成了井下原煤開采智能化操作系統(tǒng)的升級，引進(jìn)應(yīng)用了撿矸機(jī)器人、防爆巡檢機(jī)器人、六臂掘錨一體機(jī)等智能設(shè)備，完成了礦山智能集中管控平臺和綜采、掘進(jìn)、通風(fēng)等14個綜合自動化子系統(tǒng)的搭建，讓礦工從艱苦的勞動崗位上解放出來。

　　該礦與科研院所共同開發(fā)研制的智能煤矸分選機(jī)器人，依托煤矸圖像識別、智能控制等技術(shù)，可用仿生機(jī)械臂分揀抓取80毫米至400毫米的矸石，每小時運(yùn)行頻率1200次，能夠代替撿矸工完成80%的重復(fù)性工作。

　　據(jù)該礦工人介紹，以前他們是每班12個撿矸工，現(xiàn)在只需要3個智能設(shè)備維護(hù)工就能完工，實(shí)現(xiàn)了自動化減人目標(biāo)的80%。

　　無人化技術(shù)愈發(fā)成熟

　　技術(shù)的廣泛應(yīng)用讓無人駕駛和遠(yuǎn)程控制成為了現(xiàn)實(shí)，礦工坐在寬敞明亮的辦公室里就可以遠(yuǎn)程控制井下開采裝備，無人駕駛礦卡實(shí)現(xiàn)了自動到達(dá)指定裝卸點(diǎn)、自動避障，智能化程度已達(dá)到國際先進(jìn)水平。

　　2021年9月，世界首個極寒環(huán)境礦山無人駕駛卡車編組項(xiàng)目在內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市通過評審驗(yàn)收，項(xiàng)目研究成果填補(bǔ)了極寒地區(qū)礦山設(shè)備無人化技術(shù)領(lǐng)域的多項(xiàng)空白。截至目前，該示范項(xiàng)目累計編組運(yùn)行5萬余公里，土方運(yùn)輸量60余萬立方米，最高運(yùn)行時速達(dá)到每小時40公里，超過有人駕駛規(guī)定的30公里/小時，無人駕駛系統(tǒng)可動率大于96.7%，無人駕駛運(yùn)輸綜合效率不低于有人駕駛，并且大大提高了運(yùn)輸效率。

　　據(jù)了解，寶日希勒能源聯(lián)合航天重型工程裝備有限公司等于2020年5月啟動該項(xiàng)目。該公司采用移動通信技術(shù)，完成礦區(qū)5G SA獨(dú)立組網(wǎng)、仿真測試、設(shè)備靜態(tài)改造、封閉場地動態(tài)調(diào)試、極寒氣候五車編組連續(xù)運(yùn)行、全天候不間斷作業(yè)、車內(nèi)無安全員作業(yè)等建設(shè)環(huán)節(jié)。

　　項(xiàng)目投產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了“五項(xiàng)第一”：世界首個極寒環(huán)境無人礦卡編組運(yùn)行示范項(xiàng)目，世界首個5G SA獨(dú)立組網(wǎng)露天煤礦無人駕駛項(xiàng)目，國內(nèi)首個200噸級以上礦用卡車無人化改造項(xiàng)目，國內(nèi)首個實(shí)現(xiàn)全天候三班無人化編組運(yùn)行項(xiàng)目，國內(nèi)首個實(shí)現(xiàn)礦用卡車無安全員編組運(yùn)行項(xiàng)目。

　　項(xiàng)目在試運(yùn)行期間，針對極寒氣候，采用業(yè)內(nèi)最高配置的耐低溫傳感器和航空級別零部件和接口，確保在礦區(qū)極寒、顛簸環(huán)境下運(yùn)行的可靠性，歷經(jīng)礦區(qū)極寒型（零下42℃）復(fù)雜氣候等工況環(huán)境的嚴(yán)格考驗(yàn)，完成了無人駕駛卡車自主編組運(yùn)行、有人無人礦卡混編運(yùn)行、多種設(shè)備協(xié)同作業(yè)等測試，項(xiàng)目安全、可靠，系統(tǒng)穩(wěn)定，建成了一套無人駕駛卡車與挖掘機(jī)、遙控推土機(jī)、平路機(jī)等輔助作業(yè)車輛完整的露天煤礦無人運(yùn)輸作業(yè)系統(tǒng)。

　　礦山企業(yè)智能化發(fā)展，帶來了礦用裝備研發(fā)市場的繁榮，一些國內(nèi)較為知名的研發(fā)機(jī)構(gòu)，針對礦山企業(yè)現(xiàn)狀開發(fā)出了智能化的新產(chǎn)品，如由海克斯康研發(fā)的車輛防碰撞系統(tǒng)(CAS)、疲勞預(yù)警系統(tǒng)(OAS)、人員防碰撞系統(tǒng)(PA)、主動介入式車輛安全系統(tǒng)(VIS)和跟蹤雷達(dá)等系統(tǒng)，通過無線通信技術(shù)消除了視覺盲點(diǎn)，讓車輛擁有了靈敏的眼睛，在任何速度和能見度的情況下，為車輛提供360度感知。

　　湖南創(chuàng)遠(yuǎn)運(yùn)用智能化鑿巖、無人駕駛、高精度定位、裸眼3D等先進(jìn)技術(shù)，為客戶提供采礦裝備與采礦工藝最佳匹配、智能系統(tǒng)與采礦裝備高度融合，目前已覆蓋礦山穿孔、爆破、運(yùn)輸?shù)娜珬Ｊ街腔鄣V山解決方案。為了使地下中小型礦山跟上智能化發(fā)展的節(jié)奏，還研發(fā)了鑿巖機(jī)器人、裝藥機(jī)器人、撬毛機(jī)器人、充填機(jī)器人，覆蓋了地下礦山全流程。

　　為礦山插上騰飛的翅膀

　　“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”為礦山插上了騰飛的翅膀，礦山企業(yè)利用5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)高速率、低延時的特性，打通了人、機(jī)之間的“任督二脈”，實(shí)現(xiàn)了物-物、物-人、人-人的全面信息集成和響應(yīng)能力。

　　2021年10月19日,全國煤炭行業(yè)首個科研創(chuàng)新人工智能計算中心在山西晉城舉行發(fā)布儀式,該智能礦山創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室是由晉能控股集團(tuán)與華為公司共建，打造礦山“超級大腦”,其核心服務(wù)器可提供20P的超快算力，相當(dāng)于兩萬臺電腦的計算能力，進(jìn)而推動視頻圖像增強(qiáng)、設(shè)備預(yù)測性維護(hù)等新功能的上線。

　　一些科研技術(shù)先進(jìn)企業(yè)正利用人工智能、大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)，創(chuàng)新礦山智能操控、決策系統(tǒng)，爭取實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)、經(jīng)營管理全流程智能管控。

　　在錫鐵山鉛鋅礦，去年實(shí)現(xiàn)了有軌設(shè)備無人駕駛、遠(yuǎn)程裝礦、采礦數(shù)據(jù)集成、智能通風(fēng)、智能排水等功能，機(jī)車駕駛員減員80%，礦工和井下值守崗位減員100%，降低了工人勞動強(qiáng)度，提升了采礦效率。據(jù)了解，如今該礦在崗職工人數(shù)由2015年底的898人，縮減至如今的350人，人工成本累計節(jié)約近5000萬元。

　　平朔集團(tuán)去年啟動了東露天礦智能化示范煤礦建設(shè)工作，采用國內(nèi)領(lǐng)先的2.6千兆赫茲和700兆赫頻段融合技術(shù)，兼顧了傳輸速度和覆蓋廣度，支撐了更加豐富的業(yè)務(wù)場景和應(yīng)用，促進(jìn)礦山的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化融合，建設(shè)全面感知、實(shí)時互聯(lián)、協(xié)同控制的智能化礦山。該礦的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋了東露天礦南幫1260平盤至西向東的爆破、采裝、運(yùn)輸、排土等作業(yè)區(qū)域，為東露天礦無人駕駛卡車和無人值守鉆機(jī)提供了5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，不僅滿足了其各工業(yè)終端設(shè)備的傳感器信息采集、視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制等場景的網(wǎng)絡(luò)需求，還用以上傳監(jiān)控圖像、傳感器信息等數(shù)據(jù)下發(fā)控制指令信息，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)過程的無人化和智能化。

　　在海拔3400-4500米的普朗銅礦，我國首個高海拔5G智能礦山投入使用，同時該礦山也成為我國首個實(shí)現(xiàn)5G工業(yè)應(yīng)用的有色金屬地下礦山。普朗銅礦所有設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了5G智能控制，加速了每步工藝的無縫銜接，整體工作效率提升了64%。礦山員工由傳統(tǒng)礦山的3000人規(guī)模銳減到700人左右，實(shí)現(xiàn)了“少人、無人”生產(chǎn)。

　　中國礦山裝備企業(yè)不僅滿足國內(nèi)礦山生產(chǎn)需要，還積極沖出國門，走向世界。中信重工圍繞客戶需求持續(xù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)高端礦物磨機(jī)批量化出口智利、巴基斯坦、俄羅斯等國家。徐工集團(tuán)不斷探索全球工程機(jī)械可持續(xù)發(fā)展，2021年實(shí)現(xiàn)了超大噸位400噸液壓鏟、260噸礦用車首次批量出口高端礦業(yè)市場南美洲，再次證明中國制造已經(jīng)被國際高端市場認(rèn)可和信任。