我国智能矿上采矿系统发展现状及趋势

一、采矿行业发展现状

我国采矿设备制造行业经历了引进吸收国外先进技术、合作设计、自主设计的发展道路，特别是在2010年国务院颁布实施《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》的推动下，我国采矿设备制造行业实现了两大转变，一是产品开发由仿制型向自主创新型转变;二是经济运行由粗放型向效益型转变。采矿设备行业逐步形成两个主要的战略群体：提供全线产品及服务的综合性企业和细分产品或市场的专业型企业。随着采矿设备技术的提高，未来，我国采矿设备将朝着以下两个方向发展。

一是采矿设备的机械化、自动化、高效化。虽然我国的采矿技术有一定的进步，然而，在采矿的全过程中使用机械化还是极少数的，采矿工艺水平的低下严重制约着我国的高效率采矿。因此，要加大研究力度，特别是针对各种主要采矿设备以及与之配套的辅助机械等系列设备，要根据我国采矿技术的实际情况进行分析，探索综合措施，为实现无轨化、高效化和半自动化、自动化而努力，这也是采矿设备的发展趋势。

二、智能矿上采矿系统发展现状

采矿采石设备是指专业从事采矿、选矿、探矿的机械，矿山作业中应用的大量起重机、输送机、通风机和排水机械等都统称为采矿采石设备，采矿采石设备可细分为采矿设备和采石设备。采矿采石设备行业主要下游市场中，煤炭开采和洗选业固定资产投资规模较大，远超有色金属矿采选业和黑色金属矿采选业固定资产投资，整体而言，我国采矿采石设备行业主要下游市场需求回升。煤炭开采和洗选业固定资产投资规模达3635亿元，同比上升29.59%，上升幅度较大。有色金属矿采选业和黑色金属矿采选业固定资产投资规模分别为1089亿元和810亿元，分别同比上升6.76%和2.53%。矿井提升运输设备中，起重机、输送机械和装载机产量波动发展。其中，起重机和输送机械产量整体呈下降趋势，装载机产量整体呈上升趋势。起重机、输送机械和装载机产量分别为921.66万吨、137.92万吨和15.67万台，分别同比18.60%，同比下降22.20%和同比上升7.77%。起重机、输送机械和装载机产量分别为89.13万吨、13.6万吨和1.74万台。现阶段，我国有色金属矿采选设备增量需求有一定的空间，产品逐渐向着技术创新及高端化和智能化的趋势发展。

图表：中国金属矿业投资市场分布比例图

资料来源：中研产业研究院整编

三、市场占有率

1、矿山智能化是发展趋势

(1)科技+安全生产+招工难推动矿山智能化发展

煤炭是我国重要的能源燃料之一，在保障国家能源安全与国民经济稳定发展中发挥着重要作用。改革开放以来，我国煤炭开采经历了从人工炮采、机械化、自动化、数字化的历史性转变，未来智能化是煤炭行业的发展趋势，主要变现在以下几个方面：

1)科技进步提供技术支持。5G、大数据、人工智能以及区块链等新一代信息技 术的快速发展为矿山智能化建设提供了技术与装备支撑。目前已经在煤炭开采关键技术、设备、系统平台等方面已经获得初步应用，未来深度融合是发展趋势;

2)安全生产倒逼煤炭企业开展智能化建设。近些年随着对煤炭开采行业安全性的重视，我国矿山死亡人数从2010年的1973人下降到2020 年的225人，百万吨死亡率也相应地从0.564下降到0.058，安全形势持续改善，但与国外发达国家还有很大差距。

3)人工成本上升+招工难促使企业加大智能化投入。目前煤炭企业从业人员老龄化严重，部分企业的井下作业人员平均年龄超过45岁，煤炭企业井下恶劣的作业环境难以吸引新一代年轻人，导致招工越来越困难，我国煤炭开采余选洗业人数从2010年的 527.19 万人下降到 2019 年的 284.68 万人，下降了46%，同时叠加人力成本的不断攀升将促使煤炭企业加大智能化投入。

(2)矿山智能化建设技术架构

智能化矿山是指将人工智能、工业互联网、云计算、大数据、机器人、智能装备 等与现代煤炭开发技术进行深入融合，形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统，实现矿山开拓、采掘(剥)、运输、 通风、洗选、安全保障、经营管理等全过程的智能化运行，最终实现矿山生产的安全提升、减员增效、节能降耗。

矿山智能化建设技术架构分为五层，即感知层、接入层、边缘层、工业互联网平台以及综合管控平台。井工矿山的智能化系统基本建设内容包括 12 项内容，分别是：1)信息基础设施;2)智能地质保障系统;3)智能掘进系统;4)智能采煤系统;5)智能主煤流运输系统;6)智能辅助运输系统;7)智能通风系统;8)智能供电与供排水系统;9)智能安全监控系统;10) 智能综合管控平台;11)智能化园区;12)经营管理系统等。

2、煤炭企业盈利提升有望加大资本开支

煤炭行业集中度提升为矿山智能化提供基础。近些年随着煤炭行业供给侧改革，逐步淘汰落后产能，鼓励大型煤炭企业对中小型矿山进行兼并重组，我国煤矿数量逐年降低，从2015年的10800处下降到2020年的 4700 处，行业集中度不断提升，随着十四五末煤矿数量控制在4000处左右，行业集中度将会进一步提升，煤炭企业规模将会进一步扩大，这为煤炭智能化建设提供了基础。截至2020年末，十四五末煤矿数量控制在4000座左右。假设到2025 年，全国煤矿智能化的渗透率达到50%，也即2000座煤矿达到智能化水平。2020年我国智能化采煤工作面仅有494 个，到2025年有1506 座煤矿需要进行智能化改造。根据数据显示，已有生产型煤矿单矿智能化改造升级费用约在1.49—2.63亿元，平均一座煤矿的改造费用约2.06亿元，则到2025年我国煤矿智能化的市场空间将高达3100亿元。

图表：2020-2025年中国煤矿智能化设备改造市场空间预测

资料来源：中研产业研究院整编