“机器人+”，让深部勘采迎来春天！（下）

 

“上天难，入地更难。”向地球深部进军，勘查开发矿产资源面临一系列“极限挑战”：地下万米深处超210摄氏度的高温、超过145兆帕的超高压、重达数百吨的钻具提升难题……这些都需要技术、装备、工艺等多方面的有力支撑和突破。

“目前世界先进水平勘探开采深度也只有2500米至4000米，而我国多在500米左右。”多年从事矿产勘查的资深专家分析说，要把这些“隐形宝藏”找出来，并非易事。在超千米钻探过程中，每深入地下一米，将面临着高温高压、钻具磨损严重、泥浆循环难控以及钻孔维护风险高等难题。

就上述提到的深地川科1井来说，所处区域7000米以下即进入未知地层，钻探犹如“开盲盒”；井下超过200摄氏度的高温让金属钻具“像面条一样柔软”，地层压力超过130兆帕，相当于指甲盖大小的区域承受着十几头大象的重量。所以，目前除了诸如中石油等少数油气企业可向2000米以下进军外，我国以固体矿产勘探开发为主的绝大多数地勘单位或矿山企业的勘探开发深度还只停留在500米-2000米之间。

更重要的是，我国在对固体矿产深部开发方面存在诸多无法逾越的世界性难题。据了解，随着深度增加，岩层温度以每百米1.7℃-3.0℃的梯度上升，高温严重影响作业效率与人员健康。同时，岩体由硬变软，地应力增大，易引发岩爆、塌方、突水等动力灾害。

 

 

被喻为“五毒俱全”（瓦斯、煤尘、水、火、顶板）的煤矿行业，随着煤炭资源开采深度的加深，冲击地压、瓦斯、水害等灾害越来越重，难题凸显。尤其是在高强度超深度开采条件下，如何有效控制住围岩、抵挡住来自四面八方的力，是煤矿深部开采亟需关注的重点。

“我国煤矿深部巷道围岩稳定控制难度属世界之最。德国、英国更早进入深部开采，围岩稳定控制难题未解是其停止深部开采的主因。目前，国际上尚无可借鉴的成熟理论和技术。”在今年5月举办的第六届山西省煤炭总工程师论坛暨山西省煤炭安全绿色智能开采论坛上，武汉大学教授刘泉声指出，“巷道大变形灾害成为深部煤炭开采的关键制约因素。而深部大变形灾害控制当前面临三大难题，即深部巷道米级大变形灾变机理认识不清、深部巷道大变形控制缺乏适用理论及技术、大变形灾变环境下缺乏快速安全成巷新技术。”

“淮南、平顶山等中东部矿区受断层等地质构造影响，每年超过1000公里深部巷道严重大变形失稳，巷修经济损失超200亿元。”刘泉声进一步举例说。

中国工程院院士、深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室主任袁亮表示，当前深部开采面临多重挑战。一是灾害风险加剧，高地应力、高地温、高瓦斯、高承压水等复杂条件导致瓦斯突出、冲击地压、突水、热害等多灾种耦合，治理难度陡增。二是技术装备与智能化瓶颈突出，深部巷道支护、高温制冷等技术尚未完全突破，老空水、顶板水等灾害智能监测预警技术问题尚未彻底解决，智能装备和煤矿机器人等新型装备的环境适应性有待提高。三是职业健康问题严峻，井下粉尘浓度超标，现有防控技术难以满足需求，职业卫生监管体系薄弱，矿震治理、粉尘防控等领域专业人才短缺。

 

 

特别值得一提的是，因受深部固体矿产开发利用技术水平的制约，固体矿产深部勘探工作也严重受阻。

“目前我国矿床勘探多集中在400-600米，并非钻探技术达不到，而是更深处的资源因无法开采，只能成为‘呆矿’。”一位专家坦言。

 

 

随着新一轮科技革命浪潮袭来，尤其是“人工智能+”“机器人+”的出现及多种应用场景在矿业领域的培育呈现，深部矿产资源勘探开发迎来了春天。

2025年10月14日，自然资源部在第56届世界标准日活动中提出，“十五五”期间将加快抢占深海、深地、极地等未来产业的标准化制高点。中央已设立专项基金引导社会资本，并加快推进深地钻探、装备制造等领域的国家标准制定，以构建“技术突破—标准输出—产业落地”的闭环。

 

 

国家政策层面持续加力。2025年9月以来，国家矿山安全监察局、工业和信息化部陆续下发多份文件，推动以“机器人+”为导向的矿山智能化建设。同年11月，国务院办公厅印发的《关于加快场景培育和开发推动新场景大规模应用的实施意见》中明确指出，矿山安全领域集成云计算、无人驾驶等技术，实现智能决策、综合管控；施工安全领域集成智能风险预警、高危作业替代等技术，强化安全隐患动态识别与智能处置能力，推动人防技防有机融合。

资源需求与浅部资源趋紧的双重压力，正倒逼行业向深部进军。我国油气对外依存度长期高企，锂、钴、镍等战略性矿产浅部储量仅能支撑十余年。煤炭资源中，埋深小于1000米的浅部资源占比不足20%，且日趋枯竭，而已规划的深部煤炭探明储量超过5000亿吨。全国80%的深层油气资源位于塔里木、四川等盆地8000米以下，开发前景广阔。

令人鼓舞的是，我国深部矿产勘探方面已实现从“卡脖子”走向“领跑”的跨越。

据了解，我国已成功攻克了深地开发的十大核心技术，实现了全链条的国产化替代。例如，我国自主研发的全球首台12000米自动化钻机，钻井效率比国外同类设备提升40%。我国首口超万米科探井——深地塔科1井，攻克超高温高压等世界级难题，创下全球陆上突破万米最快、全球尾管固井最深、全球电缆成像测井最深、亚洲直井钻探最深、亚洲取心最深等五项工程纪录，并实现全球陆上万米以下油气显示首次发现，该井的完钻标志着我国深地勘探技术跻身国际前列。

 

 

在开发应用方面，“机器人+”正推动矿业向少人化、无人化变革。工业机器人凭借其耐高温、抗粉尘、精准作业的优势，逐步应用于深部井下综采、无人值守硐室、危险区域巡检等高风险场景，既保障作业人员安全，又能提升生产效率，还能适应深部矿产开发需要，为绿色矿山智能化升级提供硬核支撑。对矿山开采而言，机器人的普及不仅是“减人增效”的直接手段，实现“无人矿山、智能矿山”的核心支撑，更是让以前可望不可即的深部矿产开采成为现实。

以我国能源“压舱石”煤炭为例，近年来随着技术装备提升和智能化矿山建设，开采深度达1000米以下的矿井增多，而前些年开采深度极限为800米。数据显示，2020年《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》出台，开启了以数智化为核心的技术变革，煤炭智能开采成为适应现代煤矿工业发展的重要方向。截至2025年3月，全国建成66处国家级智能化示范煤矿、200余处省级示范煤矿，拥有1806个智能化采掘工作面，智能开采产能占比超50%，1.6万余个固定岗位实现无人值守。

由中国煤炭科工集团有限公司参与建设的煤矿无人化开采数智技术全国重点实验室建立起统一数据标准架构，形成覆盖全生产环节的数字模型，其开发的世界首个煤矿大模型在采、掘、机、运、通等49个主业务场景已部署应用，基于“一站式管控平台”的矿井“星链”网络支撑着多业务终端接入。工人不用下到百米井下，在地面智慧中心通过远程监控即可完成采掘全过程将逐渐成为常态。

 

 

特别值得一提的是，2024年6月24日，由山东能源集团有限公司牵头，10余家单位完成的“深部煤炭数智化高效开采成套技术与工程应用”项目获得2023年度国家科学技术进步奖二等奖。该项目聚焦国家能源安全、绿色智能开采等重大战略需求，突破“卡脖子”关键技术，核心技术装备实现100%国产化，首创了深部厚煤层超大采高工作面自适应开采技术，研制了8.2m超大采高数智化综采成套装备，首次成功进行了8m以上超大采高、千米深井和澳大利亚数智化开采技术集成工程应用，实现了煤炭数字化基础、安全高效开采技术和高端数智化装备的重大创新，支撑了我国煤炭工业全面数字化转型和智能化少人无人采煤，推动了我国煤炭工业高端化、数字化、智能化转型和高质量发展，引领了世界煤炭开采模式的变革和技术装备的发展方向，提高了国家能源安全保障能力。

与此同时，为重点攻克煤炭资源深部开采高地压、高水压、高瓦斯等灾害治理难题，按照国务院安排，国家矿山安全监察局在全国范围内选取5家灾害严重煤矿企业进行深部开采工程试验，计划用3年左右的时间，尽快形成一套可复制、可推广的煤炭深部开采灾害治理技术体系，出台一批煤炭深部开采安全技术标准。

“我们指导5家试验单位编制方案。在冲击地压方面开展冲击地压和围岩控制工程试验，在瓦斯治理方面开展深部松软低透煤层高瓦斯压力治理工程试验，在水害治理方面开展底板高承压水地面区域治理+微震监测技术攻关，在复合灾害治理方面开展冲击地压和瓦斯复合灾害综合治理工程试验。”国家矿山安全监察局4月16日召开的新闻发布会上，安全基础司副司长陈赞成介绍，目前，这项工作正在有序推进，部分项目已取得阶段性成效。

“我国煤炭资源分布差异大，开采条件极其复杂，多数资源在深部，在目前我国已探明的5.97万亿吨煤炭资源储量中，1000米以深占53%。这意味着，未来将有更多的矿井进入深部开采。”袁亮建议说，智能化、无人化开采，是煤矿深部开采的发展方向。科技手段是应对深部开采风险挑战的“法宝”。煤炭企业要抓住发展新质生产力、大规模设备更新等契机，加快生产设备更新升级，推动以机械化生产替换人工作业、以自动化控制减少人为操作，提升煤矿安全生产治理能力和煤机装备现代化水平。已进入深部开采的煤炭企业，要通过加强技术创新和研发，推动数字化、智能化技术在深部开采中的应用。要充分发挥科研院所作用，推进深部开采安全、环保技术研究，研发新型开采技术和设备。加强“卡脖子”难题、关键技术和先进适用装备攻关，推动煤矿机器人等新型装备的迭代更新，提升智能装备的成套化和国产化水平。

在矿产资源综合利用方面，我国在世界上也遥遥领先。2024年，自然资源部对《矿产资源节约与综合利用先进适用技术目录（2022年版）》技术推广应用情况评估结果显示，251项采选和综合利用技术在矿山企业应用后，矿山平均开采回采率、选矿回收率均提升9个百分点，共伴生矿产综合利用率提升15个百分点，盘活固体矿产21亿吨、石油2.6亿吨、天然气126亿立方米。这些先进适用技术的推广应用，盘活了大量过去难以利用的资源，让许多深部“呆矿”重获经济价值。

毋庸置疑的是，随着科技的进步，浅部矿产资源的枯竭，向深部进军、开采深部资源是必由之路，未来的矿业开采也将进入无废开采、原地溶浸采矿、地下采选一体化、遥控智能化无人采矿等多种模式融合的全新模式。而作为提高效率和确保安全重要途径的无人采矿，必将随着“机器人+”的逐步推广而日趋成熟完善；昔日难以开采、没有开采价值的深部矿产，也将因“机器人+”的应用而变得轻而易举、价值连城。

“深部矿产勘探开发不仅关乎资源和空间，更关乎国家长期的战略安全与发展主动权。此次工业和信息化部提出‘机器人+’应用行动，并特别有针对性地关注矿山等特殊领域，将进一步加速矿山无人化开采从技术构想步入产业化实践进程，对矿山开采方式无疑是一场颠覆式变革，对深部矿产资源勘探开发无疑是极大利好，将对推进新一轮找矿突破战略行动、实现增储上产起到积极作用。”有关人士表示。