我国露天煤矿智能化建设现状及困境与发展路径

王忠鑫，孙 鑫，曾祥玉，辛凤阳*，田凤亮，宋 波，周 浩，白怡明，陈大伟

（1.中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110015；2.辽宁工程技术大学 矿业学院，辽宁 阜新 123000）

2020 年3 月，国家发展改革委和国家能源局等8 部委联合印发的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》（发改能源（2020）283 号），为中国露天煤矿智能化建设和高质量发展明确了目标并提出了主要任务和保障措施。2021 年12 月，国家能源局印发了《智能化示范煤矿验收管理办法（试行）》（国能发煤炭规（2021）69 号），对确定的71 个国家首批智能化示范煤矿的验收管理工作提供了依据和基本遵循。在2020—2021 年，内蒙、山西、陕西、新疆等地相继发布了各地的《指导意见》、《行动方案》或《验收办法》等指导性文件[1]，并于2021 年下半年开始进行了省（自治区）的智能化煤矿验收工作，如内蒙古自治区截至2021 年12 月30 日，已经完成了41 座煤矿的智能化验收，其中露天煤矿12 座，井工煤矿29 座。

虽然全行业的智能化建设和验收工作在行业主管部门的推动下取得了较大进展，而且已经有一批矿山通过了地方的智能化验收，获评“首批智能化矿山”。但从横向上看，大部分露天煤矿都面临建设目标不清晰、路径不明确、内容不系统、重点不突出、效果不明显、智能化价值体现较低等问题[2]；从纵向上看，大部分露天煤矿的智能化建设工作都是集中在信息基础设施、固定岗位无人值守、带式输送机无人巡检、卡车无人驾驶等几方面，建设范围不能覆盖矿山工程的全部要素，特别是基本都未将外委承包施工部分纳入智能化建设范畴，而外委承包施工在中国露天煤矿是普遍存在且占有较大比重的，智能化与业务系统的融合深度还远远不够，尚停留在展示、辅助、备用等水平，未真正进入常态化运行的阶段。

造成上述局面的主要原因是复杂且多方面的。但根本原因是企业未能将露天矿山的智能化建设作为一项系统工程来整体规划和有序推进，多数矿山主要存在“重‘软’系统建设，轻‘硬’工艺装备变革；重业务系统建设，轻数据价值挖掘；偏离需求片面追求无人化，忽视智能化建设的经济属性”等误区[3]。因此，厘清中国露天煤矿智能化建设的真实现状和实际价值，分析其智能化建设所面临的困境和问题根源，结合中国露天煤矿的开发现状和基础条件，研究提出露天煤矿智能化建设工作的发展对策和措施，明确深化实施路径，对于保障和提升中国露天煤矿智能化建设工作实效具有重要的理论和现实意义。

1 中国露天煤矿开发现状

1）空间布局。随着煤炭集约开发布局进一步优化，截至2021 年底，全国煤矿数量减少到4 500 处以内，煤炭生产重心加快向“晋陕蒙新”地区集中、向优势企业集中。至2021 年，中国共有露天煤矿约400 处，产能约950 Mt／a，占全国煤矿产能的20%左右，主要分布在内蒙古、新疆、山西等13 个省。其中，内蒙古、新疆、山西、云南4 个省的露天煤矿数量达300 余处，内蒙古有200 余处[4]。

2）规模数量。目前，全国共有产能4 Mt/a 及以上的大型露天煤矿53 处，占全国露天煤矿总数量的14.10%，合计产能637 Mt/a，占全国露天煤矿总产能的67.05%。千万吨级特大型露天煤矿26 处，占全国露天煤矿总数量的6.90%，产能493 Mt/a，占全国露天煤矿总产能的51.90%。

3）开发经营模式。进入21 世纪，随着煤炭产能的急剧增大，这一时期的露天煤矿企业为节省投资和运营成本，中小型露天煤矿剥离和采煤工程普遍采用外包运营模式，配备大量小型采运设备进行开采，千万吨级以上的大型露天煤矿也采用该模式。据统计，内蒙古地区露天煤矿剥离工程量的外包比例达70%以上，新疆地区露天煤矿的比例达90%以上。千万吨级的露天煤矿单矿外包工程量已经接近1 亿m3，为适应露天矿的生产需求，外包设备型号有增大的趋势，如蒙东地区露天矿的外包剥离高峰期采场内车辆多达800 多台，单班作业人数超过1 000 人。采剥工程外包运营模式在安全、环保、效率等方面存在的问题是十分突出的，与智能化发展的总体趋势也是相背离的。

4）工艺装备。目前，中国中小型露天煤矿以单斗－卡车间断工艺为主，千万吨级以上露天煤矿采煤工程大多均采用单斗－卡车－半固定式破碎站半连续开采工艺，剥离工程在一些大矿引进了半连续及连续工艺，如元宝山、扎哈淖尔、伊敏等露天矿松软表土层剥离采用轮斗连续开采工艺，霍林河南露天煤矿、扎哈淖尔露天煤矿岩石剥离采用半移动式破碎站半连续工艺，黑岱沟露天煤矿深部岩层剥离采用抛掷爆破拉斗铲倒堆工艺，半连续及连续工艺设备全部为进口[5]。中小型露天煤矿多采用4～6 m3液压挖掘机配40～80 t 级卡车，千万吨级大型露天煤矿以10 m3级电铲配108 t 自卸卡车为主，随着开采规模和开采范围的扩大，逐步引进了23 m3、35 m3电铲及150 t 级、220 t 级自卸卡车，外包设备配置的液压挖掘机斗容由1～3 m3提高到4～6 m3，卡车载重由20～30 t 提高到40～60 t 级，几乎全部实现国产化。

2 中国露天煤矿智能化建设现状

当前，煤矿智能化建设尚处于初级阶段[6]，智能化发展主要体现在开采环节数字化、采掘装备自动化、生产过程遥控化、信息传输网络化和经营管理信息化，侧重于矿山企业信息采集存储、网络传输、数据中心、系统集成、可视化展示、远程操控等方面内容。

通过调研和参加智能化验收工作，对国内不同企业性质、生产规模、开采工艺、运营模式的露天煤矿智能化建设现状进行了归纳总结。主要从信息基础设施、矿山设计、智能穿爆、矿山工程、智能辅助、管理与决策、智能化园区7 个方面进行阐述。

2.1 信息基础设施

信息基础设施是露天煤矿数据采集、传输、存储、计算、应用、管理的基础[7]，涉及网络、通信、平台、模型等多方面内容，能够为露天煤矿的穿爆、采剥、运输、排土、选煤等环节提供信息化基础支撑，是露天煤矿智能化建设的底层保障。

当前露天煤矿信息基础设施建设总体上呈现出两极分化的趋势。国有大型露天矿信息基础设施建设较为完善，实现了万兆有线环网及5G 无线网络的覆盖，数据中心网络设备基本可满足现阶段智能化系统的运行要求。中小型全外包运营模式的露天矿，其信息基础设施建设水平低，以千兆网络和4G无线网络应用为主，机房老旧，算力不足。

存在的共性问题主要有：①5G 网络应用场景单一，多以无人驾驶应用为主；②可实现流媒体视频监控，但普遍缺少AI 智能算法加持；③公网与专网界限模糊，生产、安全、管理等运行数据出矿现象普遍，网络安全措施不到位；④露天矿综合管控平台建设效果及进度参差不齐，差异较大，已建立管控平台的多以系统集成和数据汇聚展示为主，鲜有能实现数据分析与系统联动的成功案例。

2.2 矿山设计

矿山设计涉及地质、测量、穿爆、采矿等多方面内容，能够为露天煤矿的穿爆、采剥、运输、排土、选煤等环节提供优化、决策和执行依据，是露天煤矿智能化建设的技术保障。

当前露天煤矿设计受矿山人力资源等的限制，整体技术水平不高。主要表现在：①地质保障方面：多数矿山具有三维设计软件、无人机等软硬件设施，可实现地形数据采集、测量信息三维可视化展示、工程量计算等功能；②穿爆设计方面：以外包为主，大部分矿山仅能应用CAD 等常用辅助设计软件，实现露天煤矿穿爆设计图的绘制；③采矿设计方面：大型露天煤矿整体技术水平较高，可利用三维采矿设计软件构建矿山地质、采矿模型，实现模型三维可视化及短期计划等基础功能的应用[8]。

存在的共性问题主要有：①缺乏资源储量管理系统，或未实现与生产数据联动实现对资源储量的实时监管；②穿爆设计以外包作业为主，缺乏对该项内容的管理和优化；③大部分大型露天煤矿具有三维采矿设计软件但未进行有效应用，对生产技术管理的支撑有限；④中小型露天煤矿的采矿设计技术管理水平差距较大，因该类露天煤矿数量多、分布广、影响大，制约了行业的平均技术水平和整体形象，亟待规范和系统解决。

2.3 智能穿爆

智能穿爆是露天煤矿开采环节的前端，穿爆作业的效果将直接对采运排等环节造成影响，也影响着工艺装备的智能化应用效果。

当前露天煤矿穿爆工程多以外包为主，穿爆系统及装备智能化程度较低。主要表现在：①穿孔环节：普遍以钻机定位和远程可视化监测为主，可实现穿孔过程、作业和能耗监测[9]；②装药环节：目前装药车以实现车辆定位和定量装药功能为主；③爆破环节，具备爆破警戒区域的远程监控和及时预警功能。

存在的共性问题主要有：①钻机、装药车等装备多以自动化为主，远程操控、自主作业等智能化功能尚未成熟应用；②设计、穿孔、装药、爆破各环节依然相互独立，未形成闭环联动反馈机制，缺少全环节的综合优化。

2.4 矿山工程

2.4.1 单斗－卡车间断工艺

间断工艺系统由单斗挖掘机、卡车、辅助设备构成。该工艺系统的智能化以挖掘机远程操控、移动设备安全监管和卡车无人驾驶等为主。具体为：①采装环节：集智能自主作业、智能感知、远程遥控、智能诊断等功能于一体[10]，当前可实现铲齿监控、车铲对位等功能；②运输环节：以实现设备三防系统、卡车调度系统和卡车无人驾驶为主，各单位的矿用无人驾驶卡车研究都进入了试验测试阶段[11]，但总体来看各厂商技术参差不齐、安全员未下车，尚无法常态化运行；③排土环节：推土机可实现安全预警、运行状态监测、远程可视化监控功能。

存在的共性问题主要有：①挖掘机感知所采用的传感器各有利弊，施工现场存在环境干扰的情况下，图像识别率不高；②挖掘机远程操控系统由多个子系统组成，短时间内存在多个源故障并发的可能，难以进行精准故障识别与诊断；③无人驾驶地图更新难以适应矿区频繁推进变化；④作业调度难以满足混编后复杂作业计划要求；⑤无人驾驶作业效率远低于有人驾驶。

2.4.2 半连续工艺

半连续工艺系统由单斗挖掘机、卡车、破碎站、带式输送机等构成，智能化建设内容除包括间断工艺系统的内容外，还包括破碎站、带式输送机、排土机、装车仓等内容。具体为：①破碎环节：普遍实现破碎站运行状态监测预警、车流密度远程监控、卸载台位智能分配，给料机实现协同调速，初步实现了与间断工艺的耦合协同，具备无人值守功能；②运输环节：普遍实现远程视频监控、5 项保护功能，部分露天矿建立了带式输送机无人巡检系统；③储装环节：已实现料仓物料量、温度、可燃性气体浓度的实时监测预警功能，已具备装车仓无人值守、定量装车功能。

存在的共性问题主要有：①带式输送机智能调速需要更换变频电机，受原系统限制部分系统无法进行升级改造；②破碎站无人值守的作业效率受智能调度影响，卸载台位智能分配等内容有待优化；③破碎站、带式输送机电机和驱动等的故障诊断、预测等智能化尚未实现。

2.4.3 轮斗连续工艺

连续工艺系统由轮斗挖掘机、转载机、受料车、带式输送机等组成。目前，全连续工艺系统在国内应用不多，且核心设备多为进口，受协议开放性的限制，难以对轮斗挖掘机进行深度智能化改造。具体为：①装备方面：轮斗挖掘机、转载机、排土机等设备可实现安全预警、运行状态监测及预警、可视化远程监控、远程操控等功能。近年来随着国产轮斗挖掘机的逐渐成熟[12-15]，轮斗挖掘机具备斗齿健康状态监测及预警、整机稳定性监测、自主保护等功能；②系统方面：已实现轮斗挖掘机、转载机、排土机的精准定位、自动对中、多机协同[16-18]、智能控制[19-20]等功能。

存在的共性问题主要有：①亟需自主研发大切割力紧凑型轮斗挖掘机提升连续系统的适用性，扩大该工艺系统的适用范围；②装备的运行稳定性和可靠性有待提升；③无人化开采技术有待系统研究及实践。

2.5 智能辅助

当前露天煤矿智能辅助系统建设水平参差不齐，总体来讲，边坡监测和供配电应用程度较高，防排水、防灭火项目与矿山自然条件紧密相关。具体为：①数字孪生方面：行业技术成熟度处于L3 水平，大部分矿山的数字孪生正处于L1 几何模型阶段；②边坡监测方面：GNSS、应力锚索、机器人、无人机等边坡监测手段屡见不鲜，边坡条件较差的露天煤矿甚至会综合应用多手段进行监测及预警；③供配电方面：逐步实现变电站遥测、遥信、遥控、遥调功能，主变电所配备智能巡检机器人，变电所无人值守。

存在的共性问题主要有：①目前不能对复杂条件下矿山采运排环节进行数据孪生、智能控制、实时反馈和交互映射，实现装备的智能协同与实时监控；②边坡监测手段比较齐全，但现有的边坡监测侧重地表监测，尚未实现智能决策。

2.6 管理与决策

管理与决策系统是对露天煤矿生产、运营、维修、销售等数据进行综合处理与分析，给管理者提供决策依据。涉及生产、经营、决策支持管理等多方面内容，具体为：①生产信息管理方面：实现生产计划、设备维修、工程质量、材料消耗、设备运维和配件库存信息化管理；②经营信息管理方面：实现销售和采购、资金信息和经营指标、投资和成本信息化管理；③决策支持管理方面：实现生产、经营和人力资源信息化管理。

存在的共性问题有：①缺乏“人财物一体、产运销一体、业务全面互联互通”的智能化经营管理平台，现有系统未能对煤矿管理决策、财务、生产、人力、物资、机电、计划预算、安环、调度、项目管理等领域实现全覆盖；②现有当前管理与决策以信息化与数字化管理为主，未形成大数据库，缺乏管理与决策的辅助分析和预测功能。

2.7 智能化园区

智能化园区是整合园区的综合业务系统，形成智能感知、实时互联、联动控制的智能园区管控系统。具体为：①基础设施：包括智能园区通信网络和边缘节点等；②数字平台：包括AI 智能分析、智能边缘子平台、业务子平台等，实现数据接入、分析存储和开发服务。

存在的共性问题有：①当前露天煤矿智能化园区的建设要滞后于采场智能化建设，大部分矿山做的智能化园区内容主要集中在OA、ERP 等自动化办公系统的应用和可视化展示等方面；②智能化园区建设内容中少有涉及联动、决策、自学习、分析预测等智能化功能的应用。

3 露天煤矿智能化建设面临的困境

3.1 对露天矿智能化发展本质的认识不统一

露天矿智能化发展至今，对露天矿由信息化向智能化发展的趋势和路径认识不足。将智能化建设错误认为投入大、技术难和实用性差[21]，重点落在实现露天矿卡车无人驾驶和5G 信号全面覆盖等局部场景。

露天矿发展由机械化、信息化、自动化、智能化逐级递进，生产过程主要包括“穿、爆、采、运、排”5大工艺环节[22]，与井工矿智能化存在明显的区别。露天矿智能化建设内容围绕“人”、“设备”、“系统”3 条主线厘定，目标是将物联网、云计算、大数据、人工智能、智能化装备系统与现代露天开采技术深度融合，构建露天煤矿自主运行、安全高效的网络化协同管控系统，赋能矿山实现生产、安全、经营等全要素、全过程、全生命周期的个性化安全稳定运行。

3.2 矿山企业未将其作为系统工程整体推进

露天矿具备工艺种类多、生产覆盖面广等特点的复杂系统，露天矿智能化主要体现在跨设备、跨环节、跨系统、跨业务范畴的全局信息共享[23]。矿山企业对智能化认识不足、建设目标不清晰、不重视规划，没有将智能化建设作为一项系统工程科学有序推进，最后形成了大量的割裂的子系统，数据融合共享难度极大，演变成露天矿智能化难以逾越的障碍。

露天矿卡车调度系统、设备三防系统是露天矿重点选建的项目，大部分来自不同厂家，各系统在设备端均需要承载体——移动车载终端，最终形成了驾驶员前方摆放了各种各样的终端，既影响驾驶员操作、又难以打通各系统间的数据，严重造成硬件冗余。

3.3 技术支撑企业对露天矿特殊性认识不足

露天矿地处偏僻、生产作业工作面广、生产工艺复杂、大型进口设备种类及数量多等特点，造就了露天矿的特殊性。但是很多技术支撑企业对露天开采行业缺乏认识，特别是露天采矿技术、基本理论和原理、矿山的生产和技术管理等缺乏专业的技术基础，提出的解决方案大多理想化、理论性强但偏离实际。技术支撑企业无论做技术研发还是产品开发，都要立足行业讲专业，不能脱离行业基础。

比如数字孪生概念的提出，做数字孪生技术的公司对露天矿的数字孪生的孪生对象如何选取，露天矿生产规律、孪生哪些信息、实际的需求怎样结合等尚不清晰，以三维实景建模来替代数字孪生，属于混淆概念，也是对矿山企业的误导。

3.4 外委经营模式制约工艺技术发展

外委经营模式已成为露天矿常见的运营模式，具有成本低、生产管理简单等特点。但是外委经营模式制约工艺技术发展，为便于组织、减少投入，外委队伍通常采用国产小型化设备、雇佣社会人员和配备部门管理人员进行工程承包作业，采用2～5 m3小型挖掘机＋30 t 国产化重型卡车的间断工艺作业，形成了设备规格型号不一、设备数量多等现象。直接影响设备无人驾驶线控改造的难度，增加了设备改造成本和降低了设备运行的稳定性，还影响着露天矿智能化管理和数据融合联动等问题，这些都直接证实了外委经营模式严重制约着露天矿智能化的发展。

3.5 核心装备的国产化替代能力不足

露天矿智能化建设核心在于保证安全的前提下，改善现场作业人员的工作环境，结合露天矿单体设备多、生产工艺复杂的特点，设备的远程操控和无人驾驶是重要的一环，但是均需要设备的线控改造技术来支撑，该技术需要获取设备的通信协议、CAN 总线等信息，以至于进口设备改造难度高于国产化设备。

露天矿单斗－卡车间断工艺是最常用的生产工艺，国内大斗容的液压铲生产能力远不能满足国内需求，基本依赖进口。受煤炭行业繁荣和国内大型露天煤矿开发速度加快的影响，国内矿用卡车企业也飞速提升，国内露天矿卡车使用分布主要以国产化设备为主，但也有部分进口设备服役。国内带式输送机系统设计制造能力已完全可以满足国内特大型露天煤矿运输的需求。

3.6 数字技术在露天矿未形成应用场景生态

在露天矿智能化建设的过程中，数字技术是基础，安全、高效是主要推动力，场景是露天矿智能化实施过程中的最小单元。智能化场景产生于需求，具象化于技术，露天矿智能化场景间要建立关联，实现数据融合、系统联动。

由于露天矿生产工艺复杂、环境恶劣、单体设备多、工艺连续性不强等原因，对于单体智能化场景不能足以清晰表达露天矿智能化需求，场景之间的关联程度不够，无法串联支撑起场景生态，从而导致智能化建设工作的系统性大打折扣。露天矿智能化建设日新月异，传统的需求导向的研究范式已不再适合新形势的需要，而构建露天矿智能化场景生态才是关键。

4 露天煤矿智能化建设的深化路径

4.1 推动智能化矿山的制度体系建设

目前，中国智能化矿山建设方面的政策和制度体系尚未健全，对智能矿山的政策激励和约束机制尚不明晰，建设工作仍以行政推动为主，企业多为被动落实，行业普遍共识不足。另外，智能矿山的建设和评价考核标准仍不完善，缺乏一定的针对性，亟待建立因地制宜、适应性强的系列标准，实现由行政推动向标准引领的转变。智能矿山建设这项系统工程涉及众多主体，要进一步理清政府、市场和社会的边界，着力构建政府引导、企业主体、标准引领、政策扶持、社会监督的系统性机制。政府多部门协同，从用地审批、矿权取得、产能指标、财政、金融等方面提出明确的激励政策，多维度依法优先支持智能矿山建设企业，如出台智能化露天矿建设用地优惠政策、建立奖励制度对智能矿山示范企业进行奖补等。同时也要出台约束政策逐步淘汰智能化验收不合格的企业，统一思想，让智能矿山建设成为共识。

4.2 统一国家和地方的智能化矿山验收标准

为了加强国家智能化示范煤矿的验收管理工作，2021 年12 月，国家能源局印发了《智能化示范煤矿验收管理办法（试行）》（国能发煤炭规﹝2021﹞69号，以下简称“国家标准”），其中对智能化示范露天煤矿从信息基础设施、矿山设计、矿山工程等7 大部分确定了评分项和评分指标，内容涵盖了露天矿山工程的全生命周期、全要素，分值的分布充分考虑了露天矿的特点。2020—2021 年，内蒙、山西、陕西、贵州等地相继发布了各省的《验收办法》（以下简称“地方标准”）。但这些地收标准与国家标准的内容差异较大，大多源于国家标准的征求意见稿，但进行了不同程度的简化，主要存在以下问题：①验收内容不完整，无法涵盖全部露天煤矿工程要素；②评分项的分值分布不合理，过分关注智慧无人等方面内容，如无人驾驶、AI 平台、机器人等，但中国露天矿的自动化和信息化基础尚未充分建立，上述智慧无人等建设内容在当下基本无法实现预期效果，致使露天煤矿智能化建设工作易成为华而不实的投入；③验收结果的形式不统一，国家标准根据中国露天煤矿的实际条件，确定了“分级建设、分级验收”的原则，验收结果可充分体现验收对象的智能化水平（初级、中级或高级），但一些地方标准却未进行分级，仅有“通过”和“不通过”2 种结果，不考虑各矿山的开采条件、剩余服务年限、工艺类型、生产模式等因素的差异，相当于用“1 把尺子”衡量全部矿山，显然是不符合实际的。为了解决国家标准和地方标准不一致带来的上述问题，更好的发挥验收办法的引导作用，应尽早统一国家和地方的智能化矿山验收标准主体部分，特别是关于验收内容、分值确定及验收结果形式等，原则上地方标准应符合国家标准的基本要求。此外，国家标准和地方标准差异过大，也将导致同一座露天煤矿面临按国家和地方双重标准验收、得到双重评价结果等问题，评价结果的有效衔接和科学运用也将十分困难。

4.3 强化顶层规划设计的先导性和权威性

智能化矿山建设顶层规划设计是矿山企业进行智能化建设的“必选题”。目前，虽然各露天煤矿都编制了《顶层规划》或《建设方案》（以下简称“规划”）。但普遍存在以下问题：①规划的专业程度不足、与各矿的实际情况不吻合，各矿规划的同质化现象严重，高度雷同；②多由不具有资质和矿山工程技术能力的单位完成，规划内容聚焦信息基础设施，对矿山设计、矿山工程和辅助工程等露天矿的核心内容涉猎较少；③规划形同虚设，在智能化建设过程中的指导和引领作用发挥不明显。露天煤矿的智能化建设工作是一项复杂的系统工程，投入大、周期长、对现有生产管理影响较大。露天煤矿智能化方案规划设计的一项重要内容是科学确定各项规划建设内容的实施时序，在宏观上设定合理的阶段建设目标，还要确定阶段内各项智能化建设内容的先后次序，避免出现重复建设、超前投入、滞后产出等不合理情况。因此在开展智能化露天矿山建设工作前，首先要委托具有能力和设计资质的单位定制化编制规划，一经审查批准，即确立了规划的先导性和权威性，必须严格执行。

4.4 加速经营模式转变及工艺变革进程

近十几年来，中国露天煤矿的采剥工程广泛采用单斗－卡车工艺外委承包的模式，受合同期较短及单价较低等因素影响，承包单位投入大量的小规格设备以降低工程单价。该模式虽然为矿山企业节省了工程造价，为施工单位创造了经济效益，但长期严重制约着中国露天采矿技术及工艺装备的发展。露天煤矿智能化建设的根本目标是实现安全、高效、绿色开采，而并非单纯追求少人或无人，因此应遵循“工艺为本”的策略。其发展路径应首先从开采工艺的优化和改造开始，以连续或半连续开采工艺部分替代优于单斗－卡车间断开采工艺，以带式输送机连续运输替代卡车运输，以相对成熟可靠的连续系统智能控制技术弥补尚不成熟的单斗挖掘机和卡车无人驾驶技术，以连续系统的辅助机器人作业替代单斗－卡车工艺的人工操作或远程驾驶。露天煤矿的智能化建设以工艺作为基本的出发点和落脚点，攻克连续和半连续开采工艺核心装备的系列卡脖子难题，早日实现装备的国产化替代。总之，实现经营模式的转变和开采工艺的变革是中国露天煤矿智能化建设的核心任务和关键目标。

4.5 加快构建数字技术的应用场景生态

对于露天煤矿智能化建设，数字技术是基础，安全、高效是主要推动力，也是矿山企业进行智能化建设的诉求。至于建设过程中出现的“为什么要建设”、“建设什么”、“怎样建设”等一系列疑问，其根本原因是不能清晰描述数字技术与露天矿建设、生产、管理等实际活动的关系。主要表现为数字技术在露天煤矿的应用场景较为单一，没有从工艺系统的角度去研究创新智能应用场景，更未形成场景生态，从而导致智能化建设工作的系统性和效果大打折扣。露天矿智能化建设必须以系统科学为基础理论，从无人化场景、安全生产场景、智能管控场景、智能设计场景、智能决策设计等5 个方面，研发机构、矿山企业、设备供应商、信息技术公司等需要立足露天矿实际，强化露天采矿基本原理与数字技术的融合，加快构建数字技术在露天煤矿的各类应用场景，形成智能化场景生态，以确保智能应用之间实现融合和联动。

5 结语

我国露天煤矿建设向着开发布局集约化、规模大型化、经营模式多样化和工艺装备趋近国产化的态势发展。随着我国露天煤矿的智能化建设工作正在全面推进，鉴于露天矿工程的复杂性，智能化建设现状总体呈现出进度迟缓、理解不一等问题。因此，中国露天煤矿的智能化发展面临着智能化认识不足、整体推进进展缓慢、技术支撑度不够、经营模式制约、装备国产化能力不够和未形成数字技术的场景生态6 大困境，亟待研究解决。

我国露天煤矿的智能化建设工作正在全面推进，取得了一定的阶段性成果，但面临的技术瓶颈和体制机制问题仍然突出。针对该现状，创新提出了我国露天煤矿智能化建设工作“完善制度体系、统一验收标准、强化设计权威性、加快工艺变革、构建场景生态”的深化路径，保障中国露天煤矿智能化建设工作的有序稳定常态化发展。