从石器时代的第一块燧石,到工业革命的钢铁洪流,再到信息时代的芯片基石——矿产资源始终是人类文明跃升不可或缺的战略支撑。可以说,没有矿产资源的开采与利用,就没有今天繁荣的人类社会。
然而,“登天容易,入地难”。随着浅层矿产逐渐枯竭,现代矿业不得不向更深的地壳、更远的深海、更复杂的地质环境进军。此外,传统的粗放式矿山开发模式已难以适应新时代对安全、高效与绿色发展的要求。这不仅是对技术极限的挑战,更是对人类智慧与毅力的考验。
△贵州赫章县黄家山露天煤矿。
在这场转型的关键时刻,人工智能、大数据、物联网等前沿科技,正在推动传统矿业从人力密集型作业迈向无人化、智能化开采的新纪元。6月26日,由中国行业报协会矿业融媒体专业委员会主办,中国矿业报社、埃克森美孚中国承办的2025年矿智行暨矿山技术交流会在贵州贵阳举行。会上,自然资源部科技发展司原司长姚华军指出,当前全球正经历一场深刻的数字革命,我国作为矿产资源生产与消费大国,在政策赋能、技术突破与市场驱动等多种合力的推动下,矿产资源开发利用技术与新一代信息技术正在进行深度融合。“智能矿山建设迎来了新的历史发展机遇。”
政策引领,智能矿山多点开花
近年来,我国智能矿山建设呈现全面铺开、重点突破的良好态势,成为推动矿业高质量发展的新引擎。
在贵州,近三年新增智能化采掘工作面建成69个,智能化煤矿12处,累计建成绿色矿山832座;内蒙古则有70%的在产煤矿完成智能化建设,智能化煤矿数量达209处,产能突破10.87亿吨/年,高效运行的智能化采掘工作面281个;新疆方面,截至去年,库车市俄霍布拉克煤矿、准东经济技术开发区准东煤田大井矿区二号矿井、南露天煤矿成为全国智能化示范煤矿,乌东、俄霍布拉克、准东煤田大井矿区二号矿井为井工矿,均已实现地面“一键启停、规划截割、智能控制执行”的生产模式……
《2025智能矿山暨无人驾驶行业蓝皮书》显示,中国智能矿山市场规模正以年均超10%的速度增长,预计2025年市场总额将达670亿元,2035年将突破1200亿元。
姚华军表示,近年来,国家层面对智能快门的顶层设计制度日趋完善,逐步形成了中央统筹部委细化、地方落实等多级推进机制。2020年2月,国家发展改革委等八部门联合发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》以来,人工智能、工业物联网等技术与煤炭开发利用的深度融合成为重点发展方向。2023年6月发布的《智能化矿山数据融合共享规范》发布,打通了“数据孤岛”,破除了“信息烟囱”。
随后,2024年4月,《关于深入推进矿山智能化建设促进矿山安全发展的指导意见》进一步要求,到2026年,建立完整的矿山智能化标准体系,推进矿山数据融合互通,实现环境智能感知、系统智能联动、重大灾害风险智能预警,全国煤矿智能化产能占比不低于60%,智能化工作面数量占比不低于30%,智能化工作面常态化运行率不低于80%,煤矿、非煤矿山危险繁重岗位作业智能装备或机器人替代率分别不低于30%、20%,全国矿山井下人员减少10%以上,打造一批单班作业人员不超50人的智能化矿山。
各地政府积极响应国家政策,贵州、新疆、山西、内蒙古等地相继以政策引导推动省级智能化示范工程建设,差异化推进矿山智能化转型。“这些政策不仅为行业划定了发展方向,更通过产能、核增、税收优惠等机制,将智能化改造从原来的可选项逐步升级为必选项。”姚华军说。
AI赋能,矿业发展迎来新机遇
智能化是矿业实现提质增效的重要路径,也是降低矿业开发成本、提升作业效率、保证绿色发展的关键。随着AI技术的广泛应用,矿业领域正在经历一场深刻的变革。
在找矿勘查方面,2024年,比尔·盖茨、亚马逊创始人杰夫·贝佐斯等人投资的AI探矿技术初创公司KoBold Metals在赞比亚发现了巨型铜矿;在生产管理方面,今年3月,拥有秒级风险处置能力和全场景AI覆盖的AI非煤矿山项目在湖北省保康县投用。在绿色矿山方面,海南省定安大岭矿山项目创新运用数字孪生、三维智能仓储、“源网荷储”一体化等先进技术,实时追踪项目碳排放数据……
△矿工在智能终端前值守。
中国地质大学(北京)教授、美丽中国研究中心副主任朱清对《中国报道》记者说:“在矿业领域,AI的作用是替代人工劳动,目前已在找矿勘查、地质数据和图像处理、三维地质建模、灾害预警等发挥重要作用,更加准确和快速地预测未来发生的情况。”
国家矿山安全监察局副局长裴文田近日在解读《关于加强新时代矿山安全文化建设的指导意见》时表示,矿山企业可根据实际需要和经济发展水平,采用各种新技术、新手段、新方式来营造浓厚的安全氛围,推动AI、大数据等技术在矿山安全文化建设中的应用。
朱清表示,目前全球AI探矿初创企业已经超过100家。在我国,中国地质科学院矿产资源研究所、中国地质大学、中南大学、中山大学等多支团队都在该领域作出了突出贡献,在理论和技术上都有诸多创新,在实际找矿应用中也有突破。
但朱清指出,AI在矿业领域的应用面临着地质数据获取与处理难度大、数据质量和结果可靠性有待提高以及数据隐私和安全性需加强的问题。
“要打造一个高质量数据平台。”朱清认为,当前,在世界范围内,针对全球地质状况和主要矿产资源规律的系统研究相对较少。“一旦我国科学家成功建立全球数据的收集和挖掘体系,并将其融入现有的平台,将显著提升我国在世界矿业界的地位。同时,这将有利于全球矿业治理,为其提供有效的抓手和工具。”
此外,朱清建议,要持续优化算法和算力模型,完善数据更新维护机制,强化安全管理,并推动AI与智能设备以及大数据技术等领域跨界融合创新。
无人化智能装备成重要趋势
没有智能装备,智能矿山的建设就无从谈起。在矿山生产、安全、经营与管理等各个环节,智能装备发挥了不可替代的作用,其中无人化智能装备更是成为行业发展的关键趋势。
在位于西藏拉萨东部墨竹工卡县的紫金矿业巨龙铜矿,这个海拔5455米的高原矿区上,十几台载重240吨的7米多高的无人驾驶矿卡每天都在日夜繁忙有序地拉运。此外,为改变操作人员在户外高寒低氧的艰苦环境,紫金矿业升级电铲远程智控,彻底将电铲等大型设备的操作从“现场”转移至“办公室”,让操作人员可以在恒温、恒氧、安全舒适的办公环境内完成生产任务。
△纯电无人驾驶矿卡在矿山作业。
去年发布的《关于深入推进矿山智能化建设促进矿山安全发展的指导意见》提出,到2030年,建立完备的矿山智能化技术、装备、管理体系,实现矿山数据深度融合、共享应用,推动矿山开采作业少人化、无人化,有效防控重大安全风险,矿山本质安全水平大幅提升。
从事15年智能化设备研发的山河智能湖南山河矿岩装备有限公司产品经理王欢在接受《中国报道》记者采访时说:“当前,无人化的矿山设备市场需求很大,其能够满足绿色智慧矿山的建设需求,在提高矿山连续开采作业能力的同时,保障人员安全。”
据了解,在矿山领域,山河智能坚持“先导式”创新,依托公司国家级企业技术中心、创新研究平台,研发了从钻、挖、运、破、选、冶等一系列成套矿山装备,从信息化、智能化、无人化三个层次满足智能矿山建设。
王欢说:“以无人化钻机为例,该设备已在新疆五彩湾煤矿、玉龙铜矿等30多个矿山应用,其工作效率达到人工的80%—90%。目前,无人化钻机可在完全无人的环境中进行开孔和打孔作业,完成后自主寻找下一个钻孔,无需人工干预。此外,在打孔过程中出现异常,接管平台可以进行远程操作,将设备移出至安全区域,并且能够切换并控制多台设备。”
美卓(天津)投资有限公司技术支持总经理施爱加认为,金属需求的提升和矿山开采品位下降导致的结果是矿山规模不断变大,生产成本不断降低。“这对矿山设备就有了高要求,大型化、自动化、智能化、高效化的设备更受欢迎。以美卓配备智能专家系统的磨机为例,该设备能够优化现场运行参数,降低运行成本和故障率,为业主提供更可靠的智能化生产运行,实现无人值守运行。”
埃克森美孚中国企业投资有限公司总工程师贺云峰表示,当前,智能化、绿色化矿山设备往往运行负荷时间长、维护不便,润滑安全一直面临着严峻挑战。通过全生命周期润滑管理,可有效帮助提升设备运行可靠性、延长使用寿命、降低非计划停机风险及综合运维成本,从而助力矿山企业在复杂严苛的作业环境中实现安全、高效与可持续发展的综合目标。
尽管我国智能矿山建设取得了一系列突破性进展,成为推动矿业转型升级、实现高质量发展的关键动力,但在实际推进过程中仍面临不少挑战和短板。多位受访专家指出,当前部分技术装备在复杂地质条件下的适应能力仍有待提升,智能化系统运行的稳定性和可靠性不足,算法“水土不服”、响应失效等情况时有发生,制约了智能技术在深部矿体、高地应力、高寒高原等极端环境中的有效应用。
与此同时,随着数智技术的快速迭代,行业头部企业已率先探索“软硬协同”的深度融合模式,通过定制化软件平台与智能硬件的高度匹配,实现矿山全流程的高效联动与智能决策。然而,对于多数中小型矿山而言,受限于资金投入和技术储备,往往更倾向于采购标准化、模块化的硬件设备,对软件系统的深度开发和集成应用关注度不高,导致智能化水平参差不齐,整体效能难以充分发挥。这一发展不平衡现象反映出我国智能矿山建设仍处于由点及面、由示范向普及延伸的关键阶段,亟需进一步加强顶层设计、分类施策,推动形成覆盖全行业、兼顾不同规模矿山的智能化发展生态。